GC垃圾收集器概述

一個優秀的Java程式員必須瞭解GC的工作原理、如何最佳化GC的效能、如何和GC進行有效互動，因為有一些應用程式對效能要求較高，例如嵌入式系統、即時系統等。只有全面提升記憶體的管理效率，才能提高整個應用程式的效能。 本篇文章首先簡單介紹GC的工作原理，然後再對GC的幾個關鍵問題進行深入探討，最後提出一些Java程式設計建議，從GC角度提高Java程式的效能。

GC的基本原理
Java的記憶體管理實際上就是對象的管理，其中包括對象的分配和釋放，對於程式員來說，指派至使用new關鍵字；釋放對象時，只要將對象所有引用賦值為null，讓程式不能夠再訪問到這個對象，我們稱該對象為"不可達的".GC將負責回收所有"不可達"對象的記憶體空間。
對於GC來說，當程式員建立對象時，GC就開始監控這個對象的地址、大小以及使用方式。通常，GC採用有向圖的方式記錄和管理堆(heap)中的所有對象，通過這種方式確定哪些對象是"可達的"，哪些對象是"不可達的"。當GC確定一些對象為"不可達"時，GC就有責任回收這些記憶體空間。但是，為了保證GC能夠區別平台實現的問題，Java規範標準對GC的很多行為都沒有進行嚴格的規定。例如，對於採用什麼類型的回收演算法、什麼時候進行回收等重要問題都沒有明確的規定。因此，不同的JVM的實現者往往有不同的實現演算法。這也給Java程式員的開發帶來很多不確定性。本文研究了幾個和GC工作相關的問題，努力減少這種不確定性給Java程式帶來的負面影響。

  增量式GC( Incremental GC )
GC在JVM中通常由一個或一組進程來實現，它本身也和使用者程式一樣佔用heap空間，運行時也佔用CPU，當GC進程運行時，應用程式停止運行。因此，當GC已耗用時間較長時，使用者能夠感到Java程式的停頓，另一方面，如果GC已耗用時間太短，可能對象回收率太低，這意味著還有很多應該回收的對象沒有被回收，仍然佔用大量記憶體。因此，在設計GC的時候，就必須在停頓時間和回收率之間進行權衡。

一個好的GC實現允許使用者定義自己所需要的設定，例如記憶體有限的裝置，對記憶體的使用量非常敏感，希望GC能夠準確的回收記憶體，它並不在意程式速度的放慢，另外一些即時網路遊戲，就不能夠允許程式有長時間的中斷。 增量式GC就是通過一定的回收演算法，把一個長時間的中斷，劃分為很多個小的中斷，通過這種方式減少GC對使用者程式的影響。雖然，增量式GC在整體效能上可能不如普通GC的效率高，但是它能夠減少程式的最長停頓時間。
Sun JDK提供的HotSpot JVM就能支援增量式GC。HotSpot JVM預設GC方式為不使用增量GC，為了啟動增量GC，我們必須在運行Java程式時增加-Xincgc的參數。HotSpot JVM增量式GC，實現是採用Train GC演算法，它的基本想法：將堆中的所有對象按照建立和使用方式進行分組(分層)，將使用頻繁和具有相關性的對象放在一隊中，隨著程式的運行，不斷對組進行調整，當GC運行時，它總是先回收最老的(最近很少訪問的)對象，如果整組都為可回收對象，GC將整組回收，這樣，每次GC運行只回收一定比例的不可達對象，保證程式的順暢運行。

finalize（）函數
finalize是位於Object類的一個思路方法，該思路方法的存取修飾詞為protected，由於所有類為Object的子類，因此使用者類很容易訪問到這個思路方法。由於，finalize函數沒有自動實現鏈式調用，我們必須手動實現，因此finalize函數的最後一個語句通常是super.finalize()。通過這種方式，我們可以實現從下到上實現finalize的調用，即先釋放自己的資源，然後再釋放父類的資源。
根據Java語言規範標準，JVM保證調用finalize函數之前，這個對象是不可達的，但是，JVM不保證這個函數一定會被調用。另外，規範標準還保證finalize函數最多運行一次。
很多Java初學者會認為這個思路方法類似和C++中的解構函式，將很多個物件、資源的釋放都放在這一函數裡面。其實，這不是一種很好的方式，原因如下：其一，GC為了能夠支援finalize函數，要對覆蓋這個函數的對象作很多附加的工作；其二，在finalize運行完成之後，該對象可能變成可達的，GC還要再檢查一次該對象是否是可達的，因此，使用finalize會降低GC的運行效能；其三，由於GC調用finalize的時間是不確定的，因此通過這種方式釋放資源也是不確定的。
通常，finalize用於一些不容易控制，並且非常重要資源的釋放，例如一些I/O操作、資料連線等，這些資源的釋放對整個應用程式是非常關鍵的。在這種情況下，程式員應該以通過程式本身管理(包括釋放)這些資源為主，以finalize函數釋放資源方式為輔，形成一種雙保險的管理機制，而不應該僅僅依靠finalize來釋放資源。
程式如何和GC進行互動（不懂．．．）
Java2增強了記憶體管理功能，增加了一個java.lang.ref包，其中定義了3種引用類。這3種引用類分別為SoftReference、WeakReference和PhantomReference.通過使用這些引用類，程式員可以在一定程度和GC進行互動，以便改善GC的工作效率。這些引用類的引用強度介於可達對象和不可達對象之間。
一些Java編碼的建議
根據GC的工作原理，我們可以通過一些竅門技巧和方式，讓GC運行更加有效率，更加符合應用程式的要求。以下就是一些程式設計的幾點建議：
１、最基本的建議就是儘早釋放無用對象的引用。大多數程式員在使用臨時變數的時候，都是讓引用變數在退出活動域(scope)後自動化佈建為null。我們在使用這種方式時候，必須特別注意一些複雜的對象圖，例如數組、隊列、樹、圖等，這些對象之間有相互引用，關係較為複雜。對於這類對象，GC回收它們一般效率較低。如果程式允許，儘早將不用的引用對象賦為null。這樣可以加速GC的工作。
2、盡量少用finalize函數。Finalize函數是Java提供給程式員一個釋放對象或資源的機會，但是，它會加大GC的工作量，因此盡量少採用finalize方式回收資源。
3、注意集合資料類型，包括數組、樹、圖、鏈表等資料結構，這些資料結構對GC來說回收更為複雜。另外，注意一些全域的變數，以及靜態變數，這些變數往往容易引起懸掛對象(dangling reference)，造成記憶體浪費。
4、當程式有一定的等待時間，程式員可以手動執行System.gc()，通知GC運行，但是Java語言規範標準並不保證GC一定會執行，此時使用增量式GC可以縮短Java程式的暫停時間。