java類加載順序和垃圾回收（Java為什麼要進行垃圾回收）

本文目錄一覽：

• 1、java工作原理
• 2、java 類加載先後順序
• 3、java中是怎樣進行垃圾回收的？
• 4、java有哪些垃圾回收算法?
• 5、java類加載的過程是怎樣的？
• 6、java的類加載後什麼時候會被釋放？

java工作原理

Java工作原理

由四方面組成：

（1）Java編程語言

（2）Java類文件格式

（3）Java虛擬機

（4）Java應用程序接口

當編輯並運行一個Java程序時，需要同時涉及到這四種方面。使用文字編輯軟件（例如記事本、寫字板、UltraEdit等）或集成開發環境（Eclipse、MyEclipse等）在Java源文件中定義不同的類 ，通過調用類（這些類實現了Java API）中的方法來訪問資源系統，把源文件編譯生成一種二進制中間碼，存儲在class文件中，然後再通過運行與操作系統平台環境相對應的Java虛擬機來運行class文件，執行編譯產生的位元組碼，調用class文件中實現的方法來滿足程序的Java API調用 。

java 類加載先後順序

1.父類靜態代碼塊；

2.子類靜態代碼塊；

3.父類非靜態代碼塊；

4.父類構造函數；

5.子類非靜態代碼塊；

6.子類構造函數；

舉例：

public class ExA {

static {

System.out.println(“父類靜態代碼塊。”);

}

public ExA() {

System.out.println(“父類構造函數。”);

}

{

System.out.println(“父類非靜態代碼塊。”);

}

public static void main(String[] args) {

new ExB();

}

}

class ExB extends ExA {

static {

System.out.println(“子類靜態代碼塊。”);

}

{

System.out.println(“子類非靜態代碼塊。”);

}

public ExB() {

System.out.println(“子類構造函數。”);

}

}

執行結果：父類靜態代碼塊。子類靜態代碼塊。父類非靜態代碼塊。父類構造函數。子類非靜態代碼塊。子類構造函數。

java中是怎樣進行垃圾回收的？

前面是我自己理解的後面是複製的

java中垃圾回收以前聽老師講好像是內存滿了他才去做一次整體垃圾回收,在回收垃圾的同時會調用finalize方法.你在構造一個類時可以構造一個類時覆蓋他的finalize方法以便於該類在被垃圾回收時執行一些代碼,比如釋放資源.

1.JVM的gc概述

gc即垃圾收集機制是指jvm用於釋放那些不再使用的對象所佔用的內存。java語言並不要求jvm有gc，也沒有規定gc如何工作。不過常用的jvm都有gc，而且大多數gc都使用類似的算法管理內存和執行收集操作。

在充分理解了垃圾收集算法和執行過程後，才能有效的優化它的性能。有些垃圾收集專用於特殊的應用程序。比如，實時應用程序主要是為了避免垃圾收集中斷，而大多數OLTP應用程序則注重整體效率。理解了應用程序的工作負荷和jvm支持的垃圾收集算法，便可以進行優化配置垃圾收集器。

垃圾收集的目的在於清除不再使用的對象。gc通過確定對象是否被活動對象引用來確定是否收集該對象。gc首先要判斷該對象是否是時候可以收集。兩種常用的方法是引用計數和對象引用遍歷。

1.1.引用計數

引用計數存儲對特定對象的所有引用數，也就是說，當應用程序創建引用以及引用超出範圍時，jvm必須適當增減引用數。當某對象的引用數為0時，便可以進行垃圾收集。

1.2.對象引用遍歷

早期的jvm使用引用計數，現在大多數jvm採用對象引用遍歷。對象引用遍歷從一組對象開始，沿着整個對象圖上的每條鏈接，遞歸確定可到達（reachable）的對象。如果某對象不能從這些根對象的一個（至少一個）到達，則將它作為垃圾收集。在對象遍歷階段，gc必須記住哪些對象可以到達，以便刪除不可到達的對象，這稱為標記（marking）對象。

下一步，gc要刪除不可到達的對象。刪除時，有些gc只是簡單的掃描堆棧，刪除未標記的未標記的對象，並釋放它們的內存以生成新的對象，這叫做清除（sweeping）。這種方法的問題在於內存會分成好多小段，而它們不足以用於新的對象，但是組合起來卻很大。因此，許多gc可以重新組織內存中的對象，並進行壓縮（compact），形成可利用的空間。

為此，gc需要停止其他的活動活動。這種方法意味着所有與應用程序相關的工作停止，只有gc運行。結果，在響應期間增減了許多混雜請求。另外，更複雜的 gc不斷增加或同時運行以減少或者清除應用程序的中斷。有的gc使用單線程完成這項工作，有的則採用多線程以增加效率。

2.幾種垃圾回收機制

2.1.標記－清除收集器

這種收集器首先遍歷對象圖並標記可到達的對象，然後掃描堆棧以尋找未標記對象並釋放它們的內存。這種收集器一般使用單線程工作並停止其他操作。

2.2.標記－壓縮收集器

有時也叫標記－清除－壓縮收集器，與標記－清除收集器有相同的標記階段。在第二階段，則把標記對象複製到堆棧的新域中以便壓縮堆棧。這種收集器也停止其他操作。

2.3.複製收集器

這種收集器將堆棧分為兩個域，常稱為半空間。每次僅使用一半的空間，jvm生成的新對象則放在另一半空間中。gc運行時，它把可到達對象複製到另一半空間，從而壓縮了堆棧。這種方法適用於短生存期的對象，持續複製長生存期的對象則導致效率降低。

2.4.增量收集器

增量收集器把堆棧分為多個域，每次僅從一個域收集垃圾。這會造成較小的應用程序中斷。

2.5.分代收集器

這種收集器把堆棧分為兩個或多個域，用以存放不同壽命的對象。jvm生成的新對象一般放在其中的某個域中。過一段時間，繼續存在的對象將獲得使用期並轉入更長壽命的域中。分代收集器對不同的域使用不同的算法以優化性能。

2.6.並發收集器

並發收集器與應用程序同時運行。這些收集器在某點上（比如壓縮時）一般都不得不停止其他操作以完成特定的任務，但是因為其他應用程序可進行其他的後台操作，所以中斷其他處理的實際時間大大降低。

2.7.並行收集器

並行收集器使用某種傳統的算法並使用多線程並行的執行它們的工作。在多cpu機器上使用多線程技術可以顯著的提高java應用程序的可擴展性。

3.Sun HotSpot

1.4.1 JVM堆大小的調整

Sun HotSpot 1.4.1使用分代收集器，它把堆分為三個主要的域：新域、舊域以及永久域。Jvm生成的所有新對象放在新域中。一旦對象經歷了一定數量的垃圾收集循環後，便獲得使用期並進入舊域。在永久域中jvm則存儲class和method對象。就配置而言，永久域是一個獨立域並且不認為是堆的一部分。

下面介紹如何控制這些域的大小。可使用-Xms和-Xmx 控制整個堆的原始大小或最大值。

下面的命令是把初始大小設置為128M：

java –Xms128m

–Xmx256m為控制新域的大小，可使用-XX:NewRatio設置新域在堆中所佔的比例。

下面的命令把整個堆設置成128m，新域比率設置成3，即新域與舊域比例為1：3，新域為堆的1/4或32M：

java –Xms128m –Xmx128m

–XX:NewRatio =3可使用-XX:NewSize和-XX:MaxNewsize設置新域的初始值和最大值。

下面的命令把新域的初始值和最大值設置成64m:

java –Xms256m –Xmx256m –Xmn64m

永久域默認大小為4m。運行程序時，jvm會調整永久域的大小以滿足需要。每次調整時，jvm會對堆進行一次完全的垃圾收集。

使用-XX:MaxPerSize標誌來增加永久域搭大小。在WebLogic Server應用程序加載較多類時，經常需要增加永久域的最大值。當jvm加載類時，永久域中的對象急劇增加，從而使jvm不斷調整永久域大小。為了避免調整，可使用-XX:PerSize標誌設置初始值。

下面把永久域初始值設置成32m，最大值設置成64m。

java -Xms512m -Xmx512m -Xmn128m -XX:PermSize=32m -XX:MaxPermSize=64m

默認狀態下，HotSpot在新域中使用複製收集器。該域一般分為三個部分。第一部分為Eden，用於生成新的對象。另兩部分稱為救助空間，當Eden 充滿時，收集器停止應用程序，把所有可到達對象複製到當前的from救助空間，一旦當前的from救助空間充滿，收集器則把可到達對象複製到當前的to救助空間。From和to救助空間互換角色。維持活動的對象將在救助空間不斷複製，直到它們獲得使用期並轉入舊域。使用-XX:SurvivorRatio 可控制新域子空間的大小。

同NewRation一樣，SurvivorRation規定某救助域與Eden空間的比值。比如，以下命令把新域設置成64m，Eden佔32m，每個救助域各佔16m：

java -Xms256m -Xmx256m -Xmn64m -XX:SurvivorRation =2

如前所述，默認狀態下HotSpot對新域使用複製收集器，對舊域使用標記－清除－壓縮收集器。在新域中使用複製收集器有很多意義，因為應用程序生成的大部分對象是短壽命的。理想狀態下，所有過渡對象在移出Eden空間時將被收集。如果能夠這樣的話，並且移出Eden空間的對象是長壽命的，那麼理論上可以立即把它們移進舊域，避免在救助空間反覆複製。但是，應用程序不能適合這種理想狀態，因為它們有一小部分中長壽命的對象。最好是保持這些中長壽命的對象並放在新域中，因為複製小部分的對象總比壓縮舊域廉價。為控制新域中對象的複製，可用-XX:TargetSurvivorRatio控制救助空間的比例（該值是設置救助空間的使用比例。如救助空間位1M，該值50表示可用500K）。該值是一個百分比，默認值是50。當較大的堆棧使用較低的 sruvivorratio時，應增加該值到80至90，以更好利用救助空間。用-XX:maxtenuring threshold可控制上限。

為放置所有的複製全部發生以及希望對象從eden擴展到舊域，可以把MaxTenuring Threshold設置成0。設置完成後，實際上就不再使用救助空間了，因此應把SurvivorRatio設成最大值以最大化Eden空間，設置如下：

java … -XX:MaxTenuringThreshold=0 –XX:SurvivorRatio＝50000 …

4.BEA JRockit JVM的使用

Bea WebLogic 8.1使用的新的JVM用於Intel平台。在Bea安裝完畢的目錄下可以看到有一個類似於jrockit81sp1_141_03的文件夾。這就是 Bea新JVM所在目錄。不同於HotSpot把Java位元組碼編譯成本地碼，它預先編譯成類。JRockit還提供了更細緻的功能用以觀察JVM的運行狀態，主要是獨立的GUI控制台（只能適用於使用Jrockit才能使用jrockit81sp1_141_03自帶的console監控一些cpu及 memory參數）或者WebLogic Server控制台。

Bea JRockit JVM支持4種垃圾收集器：

4.1.1.分代複製收集器

它與默認的分代收集器工作策略類似。對象在新域中分配，即JRockit文檔中的nursery。這種收集器最適合單cpu機上小型堆操作。

4.1.2.單空間並發收集器

該收集器使用完整堆，並與背景線程共同工作。儘管這種收集器可以消除中斷，但是收集器需花費較長的時間尋找死對象，而且處理應用程序時收集器經常運行。如果處理器不能應付應用程序產生的垃圾，它會中斷應用程序並關閉收集。

分代並發收集器這種收集器在護理域使用排它複製收集器，在舊域中則使用並發收集器。由於它比單空間共同發生收集器中斷頻繁，因此它需要較少的內存，應用程序的運行效率也較高，注意，過小的護理域可以導致大量的臨時對象被擴展到舊域中。這會造成收集器超負荷運作，甚至採用排它性工作方式完成收集。

4.1.3.並行收集器

該收集器也停止其他進程的工作，但使用多線程以加速收集進程。儘管它比其他的收集器易於引起長時間的中斷，但一般能更好的利用內存，程序效率也較高。

默認狀態下，JRockit使用分代並發收集器。要改變收集器，可使用-Xgc:，對應四個收集器分別為 gencopy，singlecon，gencon以及parallel。可使用-Xms和-Xmx設置堆的初始大小和最大值。要設置護理域，則使用- Xns:java –jrockit –Xms512m –Xmx512m –Xgc:gencon –Xns128m…儘管JRockit支持-verbose:gc開關，但它輸出的信息會因收集器的不同而異。JRockit還支持memory、 load和codegen的輸出。

注意 ：如果 使用JRockit JVM的話還可以使用WLS自帶的console（C:\bea\jrockit81sp1_141_03\bin下）來監控一些數據，如cpu， memery等。要想能構監控必須在啟動服務時startWeblogic.cmd中加入－Xmanagement參數。

5.如何從JVM中獲取信息來進行調整

-verbose.gc開關可顯示gc的操作內容。打開它，可以顯示最忙和最空閑收集行為發生的時間、收集前後的內存大小、收集需要的時間等。打開- xx:+ printgcdetails開關，可以詳細了解gc中的變化。打開-XX: + PrintGCTimeStamps開關，可以了解這些垃圾收集發生的時間，自jvm啟動以後以秒計量。最後，通過-xx: + PrintHeapAtGC開關了解堆的更詳細的信息。為了了解新域的情況，可以通過-XX:=PrintTenuringDistribution開關了解獲得使用期的對象權。

6.Pdm系統JVM調整

6.1.服務器：前提內存1G 單CPU

可通過如下參數進行調整：－server 啟用服務器模式（如果CPU多，服務器機建議使用此項）

－Xms,－Xmx一般設為同樣大小。 800m

－Xmn 是將NewSize與MaxNewSize設為一致。320m

－XX:PerSize 64m

－XX:NewSize 320m 此值設大可調大新對象區，減少Full GC次數

－XX:MaxNewSize 320m

－XX:NewRato NewSize設了可不設。

－XX: SurvivorRatio

－XX:userParNewGC 可用來設置並行收集

－XX:ParallelGCThreads 可用來增加並行度

－XXUseParallelGC 設置後可以使用並行清除收集器

－XX：UseAdaptiveSizePolicy 與上面一個聯合使用效果更好，利用它可以自動優化新域大小以及救助空間比值

6.2.客戶機：通過在JNLP文件中設置參數來調整客戶端JVM

JNLP中參數：initial-heap-size和max-heap-size

這可以在framework的RequestManager中生成JNLP文件時加入上述參數，但是這些值是要求根據客戶機的硬件狀態變化的（如客戶機的內存大小等）。建議這兩個參數值設為客戶機可用內存的60％（有待測試）。為了在動態生成JNLP時以上兩個參數值能夠隨客戶機不同而不同，可靠慮獲得客戶機系統信息並將這些嵌到首頁index.jsp中作為連接請求的參數。

在設置了上述參數後可以通過Visualgc 來觀察垃圾回收的一些參數狀態，再做相應的調整來改善性能。一般的標準是減少fullgc的次數，最好硬件支持使用並行垃圾回收（要求多CPU）。

java有哪些垃圾回收算法?

常用的垃圾回收算法有：

(1).引用計數算法：

給對象中添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器值就加1；當引用失效時，計數器值就減1；任何時刻計數器都為0的對象就是不再被使用的，垃圾收集器將回收該對象使用的內存。

引用計數算法實現簡單，效率很高，微軟的COM技術、ActionScript、Python等都使用了引用計數算法進行內存管理，但是引用計數算法對於對象之間相互循環引用問題難以解決，因此java並沒有使用引用計數算法。

(2).根搜索算法：

通過一系列的名為「GC Root」的對象作為起點，從這些節點向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈(Reference Chain)，當一個對象到GC Root沒有任何引用鏈相連時，則該對象不可達，該對象是不可使用的，垃圾收集器將回收其所佔的內存。

主流的商用程序語言C#、java和Lisp都使用根搜素算法進行內存管理。

在java語言中，可作為GC Root的對象包括以下幾種對象：

a. java虛擬機棧(棧幀中的本地變量表)中的引用的對象。

b.方法區中的類靜態屬性引用的對象。

c.方法區中的常量引用的對象。

d.本地方法棧中JNI本地方法的引用對象。

java方法區在Sun HotSpot虛擬機中被稱為永久代，很多人認為該部分的內存是不用回收的，java虛擬機規範也沒有對該部分內存的垃圾收集做規定，但是方法區中的廢棄常量和無用的類還是需要回收以保證永久代不會發生內存溢出。

判斷廢棄常量的方法：如果常量池中的某個常量沒有被任何引用所引用，則該常量是廢棄常量。

判斷無用的類：

(1).該類的所有實例都已經被回收，即java堆中不存在該類的實例對象。

(2).加載該類的類加載器已經被回收。

(3).該類所對應的java.lang.Class對象沒有任何地方被引用，無法在任何地方通過反射機制訪問該類的方法。

Java中常用的垃圾收集算法：

(1).標記-清除算法：

最基礎的垃圾收集算法，算法分為「標記」和「清除」兩個階段：首先標記出所有需要回收的對象，在標記完成之後統一回收掉所有被標記的對象。

標記-清除算法的缺點有兩個：首先，效率問題，標記和清除效率都不高。其次，標記清除之後會產生大量的不連續的內存碎片，空間碎片太多會導致當程序需要為較大對象分配內存時無法找到足夠的連續內存而不得不提前觸發另一次垃圾收集動作。

(2).複製算法：

將可用內存按容量分成大小相等的兩塊，每次只使用其中一塊，當這塊內存使用完了，就將還存活的對象複製到另一塊內存上去，然後把使用過的內存空間一次清理掉。這樣使得每次都是對其中一塊內存進行回收，內存分配時不用考慮內存碎片等複雜情況，只需要移動堆頂指針，按順序分配內存即可，實現簡單，運行高效。

複製算法的缺點顯而易見，可使用的內存降為原來一半。

(3).標記-整理算法：

標記-整理算法在標記-清除算法基礎上做了改進，標記階段是相同的標記出所有需要回收的對象，在標記完成之後不是直接對可回收對象進行清理，而是讓所有存活的對象都向一端移動，在移動過程中清理掉可回收的對象，這個過程叫做整理。

標記-整理算法相比標記-清除算法的優點是內存被整理以後不會產生大量不連續內存碎片問題。

複製算法在對象存活率高的情況下就要執行較多的複製操作，效率將會變低，而在對象存活率高的情況下使用標記-整理算法效率會大大提高。

(4).分代收集算法：

根據內存中對象的存活周期不同，將內存劃分為幾塊，java的虛擬機中一般把內存劃分為新生代和年老代，當新創建對象時一般在新生代中分配內存空間，當新生代垃圾收集器回收幾次之後仍然存活的對象會被移動到年老代內存中，當大對象在新生代中無法找到足夠的連續內存時也直接在年老代中創建。

java類加載的過程是怎樣的？

java程序在執行過程中，類，對象以及它們成員加載、初始化的順序如下：

1、首先加載要創建對象的類及其直接與間接父類。

2、在類被加載的同時會將靜態成員進行加載，主要包括靜態成員變量的初始化，靜態語句塊的執行，在加載時按代碼的先後順序進行。

3、需要的類加載完成後，開始創建對象，首先會加載非靜態的成員，主要包括非靜態成員變量的初始化，非靜態語句塊的執行，在加載時按代碼的先後順序進行。

4、最後執行構造器，構造器執行完畢，對象生成。

java的類加載後什麼時候會被釋放？

java的類加載後且當使用階段完成之後，java類就進入了卸載階段，也就是所謂的釋放。

使用階段包括主動引用和被動引用，主動飲用會引起類的初始化，而被動引用不會引起類的初始化。

一個java類的完整的生命周期會經歷加載、連接、初始化、使用、和卸載五個階段，當然也有在加載或者連接之後沒有被初始化就直接被使用的情況，如圖所示：

PS：關於類的卸載，在類使用完之後，如果滿足下面的情況，類就會被卸載：

該類所有的實例都已經被回收，也就是java堆中不存在該類的任何實例。

加載該類的ClassLoader已經被回收。

該類對應的java.lang.Class對象沒有任何地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法。

如果以上三個條件全部滿足，jvm就會在方法區垃圾回收的時候對類進行卸載，類的卸載過程其實就是在方法區中清空類信息，java類的整個生命周期就結束了。