2.6. Java内存管理与垃圾回收

2.6.1. Java内存模型

在Java中，内存被划分为以下几个区域：

1. 堆（Heap）：存储对象实例和数组，是垃圾回收的主要区域。
2. 栈（Stack）：存储局部变量和方法调用。每个线程有自己的栈。
3. 方法区（Method Area）：存储类信息，如类的结构、方法、字段等。
4. 本地方法栈（Native Method Stack）：存储本地方法（如JNI）的调用。
5. 程序计数器（Program Counter Register）：指示当前线程执行的字节码指令。

2.6.2. Java对象的生命周期

Java对象的生命周期分为以下几个阶段：

1. 创建：使用new关键字创建对象实例。
2. 使用：对象被程序引用和使用。
3. 不可达：对象没有任何引用指向它，无法被程序访问。
4. 垃圾回收：垃圾回收器回收不可达对象所占用的内存。
5. 内存释放：内存被释放并归还给系统。

2.6.3. 垃圾回收

Java的垃圾回收器自动回收不再使用的对象。垃圾回收的目的是释放无用对象占用的内存，避免内存泄漏。垃圾回收过程主要发生在堆内存区域。

垃圾回收器的工作原理：

1. 标记：垃圾回收器会找出所有不可达的对象，并将它们标记为垃圾。
2. 清除：垃圾回收器会回收被标记的对象所占用的内存。

Java中常用的垃圾回收算法：

1. 引用计数法：每个对象维护一个引用计数，当引用计数为0时，对象被视为垃圾。但这种方法无法解决循环引用问题。
2. 标记-清除（Mark-Sweep）：分为标记和清除两个阶段，标记阶段标记所有不可达对象，清除阶段回收它们的内存。但可能产生内存碎片。
3. 标记-整理（Mark-Compact）：在标记-清除基础上，将存活对象整理到内存的一端，回收边界以外的内存。解决了内存碎片问题。
4. 分代收集（Generational Collection）：将堆内存划分为新生代和老年代，针对不同代采用不同的垃圾回收策略。新生代使用复制算法（Copying），老年代使用标记-清除或标记-整理算法。

2.6.4. 内存泄漏与内存溢出

1. 内存泄漏：程序中某个对象不再使用，但仍然被引用，导致无法被垃圾回收器回收。内存泄漏可能导致内存溢出。
2. 内存溢出：程序请求的内存超过了系统可分配的最大内存，导致程序崩溃。

避免内存泄漏的方法：

1. 及时释放不再使用的对象引用。
2. 避免静态集合类引用长期占用内存的对象。
3. 使用WeakReference、SoftReference等弱引用类型。

2.6.5. 示例

下面的示例展示了一个简单的类及其实例化过程，以及垃圾回收的触发。

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("Alice", 20); // 创建一个Student实例
        Student student2 = new Student("Bob", 22); // 创建另一个Student实例

        student1 = student2; // student1引用指向student2，此时原先的"student1"实例无法访问，成为垃圾

        System.gc(); // 建议JVM进行垃圾回收（注意：这并不保证立即进行垃圾回收）
    }
}

在这个示例中，我们创建了两个Student实例。当student1引用指向student2时，原来的student1实例变得不可达，成为垃圾。我们使用System.gc()建议JVM进行垃圾回收。需要注意的是，System.gc()并不保证立即进行垃圾回收，具体的回收时机取决于JVM的实现。

这一节我们详细讲解了Java内存管理与垃圾回收的相关知识，包括内存模型、对象的生命周期、垃圾回收原理及算法、内存泄漏与内存溢出等内容。我们还通过一个简单的示例展示了垃圾回收的触发。希望这些内容对你有所帮助，如果你还有其他问题，请随时提问。

参考文章：

https://mp.weixin.qq.com/s/dV2JzXfgjDdCmWRmE0glDA

https://mp.weixin.qq.com/s/an83QZOWXHqll3SGPYTL5g