高性能JAVA代码之_内存管理

虽然JAVA的GC已经替开发者完成了对内存的管理，但GC不是万能的，很多人写的工程里依然出现OutOfMemory，所以如果JAVA的开发人员不注意内存的使用，依然会造成较高的内存消耗，从而性能很低。更甚者你写的代码，GC根本就回收不了，直接系统挂掉。GC是一段程序，不是智能，他只回收他认为的垃圾，而不是回收你认为的垃圾。

GC垃圾回收:
      Grabage Collection相信学过JAVA的人都知道这个是什么意思.但是他是如何工作的呢?
      首先，JVM在管理内存的时候对于变量的管理总是分新对象和老对象。新对象也就是开发者new出来的对象，但是由于生命周期短，那么他占用的内存并不是马上释放，而是被标记为老对象，这个时候该对象还是要存在一段时间。然后由JVM决定他是否是垃圾对象，并进行回收。
      所以我们可以知道，垃圾内存并不是用完了马上就被释放，所以就会产生内存释放不及时的现象，从而降低了内存的使用。而当程序浩大的时候。这种现象更为明显，并且GC的工作也是需要消耗资源的。所以，也就会产生内存浪费。

JVM中的对象生命周期里谈内存回收:
      对象的生命周期一般分为7个阶段：创建阶段，应用阶段，不可视阶段，不可到达阶段，可收集阶段，终结阶段，释放阶段。
      创建阶段：首先大家看一下,如下两段代码:

      test1:
       for( int i=0; i<10000; i++)
            Object obj=new Object();

      test2:
      Object obj=null;
      for( int i=0; i<10000; i++)
            obj=new Object();

      这两段代码都是相同的功能，但是显然test2的性能要比test1性能要好，内存使用率要高，这是为什么呢?原因很简单，test1每次执行for循环都要创建一个Object的临时对象，但是这些临时对象由于JVM的GC不能马上销毁，所以他们还要存在很长时间，而test2则只是在内存中保存一份对象的引用，而不必创建大量新临时变量，从而降低了内存的使用。

      另外不要对同一个对象初始化多次。例如:

      public class A{
      private Hashtable table = new Hashtable();
      public A(){
      table = new Hashtable(); // 这里应该去掉,因为table已经被初始化.
      }
      }

      这样就new了两个Hashtable，但是却只使用了一个。另外一个则没有被引用.而被忽略掉.浪费了内存.并且由于进行了两次new操作.也影响了代码的执行速度。

      应用阶段：即该对象至少有一个引用在维护他.

      不可视阶段：即超出该变量的作用域。这里有一个很好的做法,因为JVM在GC的时候并不是马上进行回收,而是要判断对象是否被其他引用在维护.所以,这个时候如果我们在使用完一个对象以后对其obj=null或者obj.doSomething()操作,将其标记为空,可以帮助JVM及时发现这个垃圾对象.

      不可到达阶段：就是在JVM中找不到对该对象的直接或者间接的引用。

      可收集阶段,终结阶段,释放阶段：此为回收器发现该对象不可到达,finalize方法已经被执行,或者对象空间已被重用的时候。

JAVA的析构方法:
      可能不会有人相信,JAVA有析构函数? 是的,有。因为JAVA所有类都继承至Object类,而finalize就是Object类的一个方法,这个方法在JAVA中就是类似于C++析构函数.一般来说可以通过重载finalize方法的形式才释放类中对象.如:

      public class A{
      public Object a;
      public A(){ a = new Object ;}
      protected void finalize() throws java.lang.Throwable{
      a = null; // 标记为空,释放对象
      super.finalize();      // 递归调用超类中的finalize方法.
      }
      }

      当然,什么时候该方法被调用是由JVM来决定的.......................
      一般来说,我们需要创建一个destory的方法来显式的调用该方法.然后在finalize也对该方法进行调用,实现双保险的做法.
      由于对象的创建是递归式的,也就是先调用超级类的构造,然后依次向下递归调用构造函数,所以应该避免在类的构造函数中初始化变量,这样可以避免不必要的创建对象造成不必要的内存消耗.当然这里也就看出来接口的优势.

数组的创建:
      由于数组需要给定一个长度,所以在不确定数据数量的时候经常会创建过大,或过小的数组的现象.造成不必要的内存浪费,所以可以通过软引用的方式来告诉JVM及时回收该内存.(软引用,具体查资料).
      例如:

      Object obj = new char[10000000000000000];
      SoftReference ref = new SoftReference(obj);

共享静态存储空间:
      我们都知道静态变量在程序运行期间其内存是共享的,因此有时候为了节约内存工件,将一些变量声明为静态变量确实可以起到节约内存空间的作用.但是由于静态变量生命周期很长,不易被系统回收,所以使用静态变量要合理,不能盲目的使用.以免适得其反。
      因此建议在下面情况下使用:
      1,变量所包含的对象体积较大,占用内存过多.
      2,变量所包含对象生命周期较长.
      3,变量所包含数据稳定.
      4,该类的对象实例有对该变量所包含的对象的共享需求.(也就是说是否需要作为全局变量).

对象重用与GC:
      有的时候,如数据库操作对象,一般情况下我们都需要在各个不同模块间使用,所以这样的对象需要进行重用以提高性能.也有效的避免了反复创建对象引起的性能下降.
      一般来说对象池是一个不错的注意.如下:

      public abstarct class ObjectPool{
      private Hashtable locked,unlocked;
      private long expirationTime;
      abstract Object create();
      abstract void expire( Object o);
      abstract void validate( Object o);
      synchronized Object getObject(){...};
      synchronized void freeObject(Object o){...};
      }

      这样我们就完成了一个对象池,我们可以将通过对应的方法来存取删除所需对象.来维护这快内存提高内存重用.
      当然也可以通过调用System.gc()强制系统进行垃圾回收操作.当然这样的代价是需要消耗一些cpu资源.

不要提前创建对象:
      尽量在需要的时候创建对象,重复的分配,构造对象可能会因为垃圾回收做额外的工作降低性能.

JVM内存参数调优:
      强制内存回收对于系统自动的内存回收机制会产生负面影响,会加大系统自动回收的处理时间,所以应该尽量避免显式使用System.gc(),
      JVM的设置可以提高系统的性能.例如:
      java -XX:NewSize=128m -XX:MaxNewSize=128m -XX:SurvivorRatio=8 -Xms512m -Xmx512m
      具体可以查看java帮助文档.我们主要介绍程序设计方面的性能提高.

JAVA程序设计中有关内存管理的其他经验:
      根据JVM内存管理的工作原理,可以通过一些技巧和方式让JVM做GC处理时更加有效.,从而提高内存使用和缩短GC的执行时间.
      1,尽早释放无用对象的引用.即在不使用对象的引用后设置为空,可以加速GC的工作.(当然如果是返回值.....)
      2,尽量少用finalize函数,此函数是JAVA给程序员提供的一个释放对象或资源的机会,但是却会加大GC工作量.
      3,如果需要使用到图片,可以使用soft应用类型,它可以尽可能将图片读入内存而不引起OutOfMemory.
      4,注意集合数据类型的数据结构,往往数据结构越复杂,GC工作量更大,处理更复杂.
      5,尽量避免在默认构造器(构造函数)中创建,初始化大量的对象.
      6,尽量避免强制系统做垃圾回收.会增加系统做垃圾回收的最终时间降低性能.
      7,尽量避免显式申请数组,如果不得不申请数组的话,要尽量准确估算数组大小.
      8,如果在做远程方法调用.要尽量减少传递的对象大小.或者使用瞬间值避免不必要数据的传递.
      9,尽量在合适的情况下使用对象池来提高系统性能减少内存开销,当然,对象池不能过于庞大,会适得其反.

 

转自：米大老虎