Java11改进的垃圾回收器

传统的C/C++等编程语言，需要程序员负责回收已经分配的内存。显示进行垃圾回收是一件比较困难的事情，因为程序员并不总是知道内存应该何时被释放。如果一些分配出去的内存得不及时回收，就会引起系统运行速度下降，甚至导致程序瘫痪，这种现象被称为内存泄漏。总体而言，显示进行垃圾回收主要有如下两个缺点：

1.程序忘记及时回收无用内存，从而导致内存泄漏，降低系统性能。

　2.程序错误地回收程序核心类库地内存，从而导致系统崩溃。

与 C/C++程序不同，Java 语言不需要程序员直接控制内存回收，Java 程序的内存分配和回收都是由JRE（JAVA运行时环境）在后台自动进行的。JRE 会负责回收那些不再使用的内存，这种机制被称为垃圾回收（CrarbgrgSolection,GC）。通常 JRE会提供一个后台线程来进行检测和控制。一感都是在CPU空闲或内存不足时自动进行垃圾回收，而程序员无法精确控制垃圾回收的时间和顺序等。

Java 的推内存是一个运行时数据区，用以保存类的实例（对象），Java虚拟机的堆內存中存储着正在运行的应用程序所建立的所有对象，这些对象不需要程序通过代码来显示地释放。一般来说，堆内存的回收由垃圾回收器来负责，所有的JVM 实现都有一个由垃圾回收器管理的堆內存。垃圾回收是一种动态储存管理技术，它自动形放不再被程序引用地对象，技照特定的垃圾回收算法来实现内存资源的自动回收功能。
在C/C++中，对象所占用的内存不会被自动释放，如果程序没有显式释放对象所占用的内存，对象所占用的内存就不能分配给其他对象，该内存在程序结束运行之前将一直被占用：而在Java 中，当没有引用变量指向原先分配给某个对象的内存时。该内存便成为垃圾。JVM的一个超级线程会自动释放该内存区。垃圾回收意味着程序不再需要的对象是“垃圾信息”这些信息将被丢弃。
当一个对象不再被引用时，内存回收它占领的空间，以便空间被后来的新对象使用。事实上，除释放没用的对象外，垃圾回收也可以清除内存记录碎片。由于创建对象和垃圾回收器释放丢弃对象所占的内存空间，内存会出现碎片。碎片是分配给对象的内存块之间的空闲内存区，碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端，JVM将整理出的内存分配给新的对象。
　　垃圾回收能自动释放内存空间，减轻编程的负担，这使Java 虚拟机具有两个显著的优点。
>垃圾回收机制可以很好地提高编程效率。在没有垃圾回收机制时，可能要花许多时间来解決一个难懂的存储器问题。在用Java语言编程时，依靠垃圾回收机制可大大缩短时间。
＞垃圾回收机制保护程序的完整性，垃圾回收是Java 语言安全性策略的一个重要部分。
垃圾回收的一个潜在缺点是它的开销影响程序性能。Java 虚拟机必须跟踪程序中有用的对象，才可以确定哪些对象是无用的对象，并最终释放这些无用的对象。这个过程需要花费处理器的时间。其次是垃圾回收算法的不完备性，早先采用的某些垃圾回收算法就不能保证100%收集到所有的废弃内存。当然，随着垃坡回收算法的不断改进，以及软硬件运行效率的不断提升，这些问题都可以迎刃而解。
Java 语言规范没有明确地说明JVM使用哪种垃圾回收算法，但是任何一种垃圾回收算法一般要做两件基本的事情：1.发现无用的对象2.回收被无用对象占用的内存空间，使该空间可被程序再次使用。
通常，垃圾回收具有如下几个特点。
>垃圾回收器的工作目标是回收无用对象的内存空间，这些内存空间都是JVM堆内存里的内存空间，垃圾回收器只能回收内存资源，对其他物理资源，如数据库连接，磁盘 I/O 等资源则无能为。
>为了更快地让垃圾回收器回收那些不再使用的对象，可以将该对象的引用变量设置为 null，通过这种方式暗示垃圾回收器可以回收该对象。
>垃圾回收发生的不可预知性。由于不同JVM采用了不同的垃圾回收机制和不同的垃圾回收算法，因此它有可能是定时发生的，有可能是当CPU空闲时发生的，也有可能和原始的垃圾回收一样，等到内存消耗出现极限时发生，这和垃圾回收实现机制的选择及具体的设置都有关系。虽然程序员可以通过调用 Runtime 对象的 gc()或 System.gc()等方法来建议系统进行垃极回收，但这种调用仅仅是建议，依然不能精确控制垃圾回收机制的执行。
>垃圾回收的精确性主要包括两个方面：一是垃极回收机制能够精确地标记活者的对象；二是垃圾回收器能够精确的定位对象之间的引用关系，前者是完全回收所有废弃对象的前提，否则就能造成内存泄露；而后者则是实现归并和复制等算法的必要条件，通过这种引用关系，可以保证所有对象都能被可靠地回收，所有对象都能够重新分配。从而有效的减少内存碎片的产生。
>现在的JVM 有多种不同的垃圾回收实现，每种回收机制因其算法差异可能表现各异。有的当垃圾回收开始时就停止应用程序的运行，有的当垃圾回收运行时允许应用程序的线程运行，还有的在同一时间允许垃圾回收多线程运行。

当编写 Java 程序时，一个基本原则是：对于不再需要的对象，不要引用它们。如果保持对这些种象的引用，垃圾回收机制暂时不会回收该对象，则会导致系统可用内存越来越少；当系统可用内存越来越少时，垃圾回收执行的频率就越来越高，从而导致系统的性能下降。
2011年7月发布的Java 7 提供了G1垃圾回收器来代替原有的并行标记/清除垃圾回收器（简种CMS）。并宣布在未来的日子里，G1垃圾回收器将会逐渐取代原有的CMS垃圾回收器。
2014年3月发布的 Java 8删除了 HotSpot JVM 中的永生代内存（PermGen，永生代内存主要用于存储一些需要常驻内存、通常不会被回收的信息），而是改为使用本地内存来存储类的元数据信息，并将之称为：元空间（Metaspace），这意味着以后不会再遇到 java.lang.OutOfMemoryEror:PermGen 错误（曾经令许多Java 程序员头痛的错误）。
2017年9月发布的Java9彻底删除了传统的CMS 垃圾回收器，因此运行JVM的 DefNew + CMS.ParNew + SerialOld、Incremental CMS 等组合全部失效。java 命令（该命令负责启用JVM运行Java 程序）以前支持的以下GC相关选项全部被删除。
　　>-Xincgc
　　> -XX:+CMSIncrementalMode
　　>-XX：+UseCMSCompactAtFullCollection
　　> -XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction
　　> -XX:+UseCMSCollectionPassing
　　此外，-XX：+UseParNewGC 选项也被标记为过时，将来也会被删除。
　　Java 9默认采用低暂停（low-pause）的Gl垃圾回收器，并为G1垃圾回收器自动确定了几个重要的参数设置，从而保证GI垃圾回收器的可用性、确定性和性能。如果部署项目时为 java 命令指定了
-XX：+UseConcMarkSweepGC选项希望启用 CMS垃圾回收器，系统会显示警告信息。
　　Java 11 则再次引入了新的、实验性的z垃圾回收器（简称 ZGC），这个垃圾回收器具有以下几个优点。
　　> 垃圾回收时暂停时间不会超过10ms。
　＞暂停时间不会随着堆或实时集合的大小而增加。
　　>可处理几百MB到几 TB 的堆内存。
由于 ZGC的核心是并发垃圾回收器，这意味官可在Java线程继续执行时，完成所有的繁重工作（如标记、压缩、引用处理、表清理等），从而大大降低了该垃圾回收器对程序响应速度的影响。
　由于 ZGC在Java 11 中还处于实验性阶段〈在未米可能取代G1 垃圾回收器），因此 Java 默认并未启用 ZGC 垃圾回收器。如果希望运行 Java 程序时启用 ZGC垃圾回收器，则可在运行 java.命令时使用如下选项。
　　> -XX：+UnlockExperimentalVMOptions
　　> -XX:+UseZGC
　　目前ZGC 垃圾回收器只能在64位的Linux 平台上使用。
　　此外，Java 11还引入了实验性的Epsiion 垃圾回收器。严格来说。Epsilon 并不算真正的垃圾回收器，它只负责内存分配，并不负责内存回收。因此，这个垃圾回收器主要在性能测试中比较有用，用于与其他垃圾回收器的开销/收益比进行对比。