03垃圾回收篇（D4_彻底理解GC）

目录

一、浅析大促备战过程中出现的 fullGc，我们能做什么？

1. 什么是 JVM 的 GC?

2. 写代码的时候能做什么？

3. 测试能做啥

4. 知识小结

二、MinorGC、MajorGC、FullGC垃圾回收介绍

1. MinorGC （新生代垃圾回收）

2. Major GC（老年代垃圾回收）

3. Full GC （新生代+老年代垃圾回收）

一、浅析大促备战过程中出现的 fullGc，我们能做什么？

1. 什么是 JVM 的 GC?

JVM（Java Virtual Machine）

JVM 是 Java 程序的虚拟机，是一种实现 Java 语言的解释器。

它提供了一种独立于操作系统的运行环境，使得 Java 程序在任何支持 JVM 的计算机上都可以运

行。

JVM 负责加载、验证、解释、执行和垃圾回收 Java 字节代码，并为 Java 程序提供内存管理、线

程管理和安全控制等服务。

JVM 中的 GC（Garbage Collection）是垃圾回收的缩写，是 JVM 的内存管理机制。

Young GC 和 Full GC 是两种不同的 GC 算法。

Young GC：针对新生代对象的回收算法，通常使用的是复制算法或者标记整理算法。因为新生代

中的对象生命周期短，所以 Young GC 速度要比 Full GC 快得多。

Full GC：针对整个堆内存的回收算法，用于回收那些在 Young GC 中没有回收的存活对象。Full

GC 速度比较慢，因为它需要扫描整个堆内存，因此对系统的性能影响较大。

所以在设计 Java 应用时，需要尽量减少 Full GC 的次数，以保证系统的性能。

常见的方法包括扩大新生代的内存空间，减少数组长度等。

以上基本是通用的对 Jvm 和 Gc 的解释。

但是可以明显看出缺少一些细节，对我们来说还是没什么用，测试同学该如何理解具体的场景呢？？

我们首先来理解 young GC 的诞生过程：

首先， 理解复制算法和标记整理算法，它们是两种不同的 Young GC 回收算法。

复制算法：将新生代内存分成两个等大的部分，新创建的对象存储在一个部分，而另一个部分用于

存储存活的对象。当新生代内存不够用时，Young GC 会发生，将存活的对象复制到另一个内存区

域。复制算法不会导致内存碎片，但是会消耗一定的内存空间。

标记整理算法：每次 Young GC 时，会先标记所有存活的对象，然后再将所有不存活的对象整理

到一起。因此，内存碎片可能会导致空间浪费。标记整理算法适用于需要保持内存空间整洁的应

用，比如那些需要长时间运行的服务器应用。

这个看看就好，本质上 Young Gc 可以理解成 jvm 正常的扫垃圾过程

根据上述的解释，相信聪明的小伙伴可以清晰的看到，young Gc 有着更高的回收效率，对业务侧

的影响要小的多~因此，我们进一步来看看头痛的 full Gc，是怎么来的？

Full GC 是 Full Garbage Collection 的缩写，是指把整个堆内存扫描一遍，回收不再使用的对象并

且整理内存的过程。

由于堆内存的整体回收过程非常慢，因此，Full GC 可能导致应用程序的暂停。

如上所述，只有更合理的内存分配，避免不被使用的对象频繁出现，调整堆内存的扫描时间。

full GC，即全垃圾回收，是一种垃圾回收的过程 ， 它会暂停所有的应用程序线程，对整个堆进行

回收。 （这个太可怕了。。)

• 初始标记：首先，垃圾回收器标记出哪些对象是需要被回收的。
• 并发标记：然后，垃圾回收器将标记任务分配给多个线程，并发地执行标记任务。
• 重新标记：在并发标记的过程中，如果有新的对象被创建，需要对这些对象进行重新标记。
• 整理：接下来，垃圾回收器将没有被标记的对象整理到内存的一端。
• 回收：最后，垃圾回收器回收被标记的对象，释放内存。

来个图大家看的明白一些~ Full Gc 的生命流程~

本质上就是，垃圾太多，正常的活儿干不了了，内存空间不够了，得停下所有的事情，来一次大扫

除

2. 写代码的时候能做什么？

上述可得，fullGc 是很可怕的，由于堆内存的整体回收过程非常慢，因此，Full GC 可能导致应用

程序的暂停，直接就崩掉了。。。

要避免 Full GC 发生，本质上就需要对系统堆内存大小进行适当设置以及对代码进行优化，基本上

有以下这些 技巧：

• 调整堆内存大小：确定合适的堆内存大小是避免 Full GC 发生的关键。
• 对代码进行内存优化：使用不同的数据结构，避免内存泄漏，使用对象池等技巧。
• 使用较大的新生代：新生代是存储短生命周期对象的内存区域，更大的新生代可以减少 Full GC 的频率。
• 设置适当的垃圾回收算法：使用 G1 GC 算法等技术可以提高系统性能并减少 Full GC 的频率。

这些是避免 Full GC 发生的一些常见建议。请注意，每种情况都不同，所以要根据具体情况选择适

当的方法。这些方法，看起来还是很抽象...我们来说点具体例子

首先，堆内存大小和垃圾回收算法，不是咱能操作和关心的，业务侧也一般不怎么会调，交给运维

同学了。

浅提一下，调整内存大小：通过调整 JVM 参数，如 -Xms、-Xmx 来适当增大内存。

具体我们能做到的，最主要的就是减少数据对象的生命周期：

通过使用弱引用、软引用、虚引用等引用类型，可以在不需要数据对象时直接回收，从而避免 Full

GC 。

减少数据对象的生命周期是指在程序中使用对象时，尽可能地缩短对象的存活时间。

这样可以减少垃圾对象数量，降低 Full GC 的频率。

这是我们重点需要关注的！！

以下是一些具体的例子：

1. 避免使用不必要的临时对象：

如果程序中有大量临时对象，它们可能很快就会被垃圾回收器清理掉。因此，应该避免创建不必要

的临时对象，以减少对象的生命周期。

eg：

double average(double[] values) {
  
  

在这个例子中，数组 values 是临时对象，在函数结束时会被销毁。这样，不必考虑如何删除集

合，以避免内存泄漏的风险。

还有，

String concatenate(List<String> strings) {
  
  

在这个例子中，每次循环都会创建一个临时的字符串对象，并将其附加到 result 中。随着循环的进

行，这些临时对象可能会堆积，导致频繁的 GC 操作。为了避免这个问题，可以使用 Java 中的

StringBuilder 来构建字符串

String concatenate(List<String> strings) {
  
  

这样的话，不再需要创建临时字符串对象，从而减少 GC 的次数。

2. 尽早释放对象：当对象不再需要时，应该尽早将其释放，以便及时回收它。

例如，在程序完成处理后立即释放对象，而不是等到下一次需要使用它之前。

比如我们日常最常用的 for 循环就很棒，

for (int i = 0; i < data.length; i++) {
  
  

在这个例子中，循环变量 i 只在循环中使用，并在循环结束后释放。这样做可以减少不必要的内存

使用，从而减少全垃圾回收的次数。

另一个具体的例子是使用 try-with-resources 语句，这可以确保流等资源在不再使用后自动关闭，

例如：try (FileInputStream in = new FileInputStream("file.txt")) {

在这个例子中，文件输入流在不再使用后会被自动关闭，就不用手动关，这样也会更合理~

3. 重复使用对象：如果可以，可以尝试重复使用同一个对象，而不是频繁地创建和销毁新的对象。

这个比较好理解，比如同样的事务流程，没必要搞两个变量 ~ 最少的变量干最多的活儿是最理想

的~

4. 使用对象池：

可以使用对象池，重复使用固定数量的对象，而不是不断创建新的对象。这样可以减少对象的生命

周期，并降低Full GC 的频率。

使用对象池是一种常用的避免 Full GC 的方式。它的核心思想是重复利用已经创建好的对象，而不

是每次都创建新的对象。

以下是一个简单的对象池的代码例子：

import java.util.ArrayList;

在代码中，我们创建了一个大小为 100 的对象池，并在静态代码块中初始化了 100 个对象。当我

们需要使用对象时，可以调用 getObject 方法，如果对象池中有剩余的对象，就从对象池中取出一

个对象；如果没有剩余对象，就新建一个对象。当不需要这个对象了，就可以调用 returnObject 方

法，将对象放回对象池中。这样，我们可以重复利用已经创建好的对象，减少了对象的创建和销毁

的频率，从而减少了 Full GC 的几率。

5. 使用弱引用：

在程序中，如果有大量对象不会再使用，可以使用弱引用来引用它们。 这个最多应用在类型缓存

这样的场景，它们不是必须的对象，因此有些时候可以直接干掉这是一个弱引用的例子，这玩意儿

还是比较抽象的。。。

import java.lang.ref.WeakReference;

举个更具体点的：

import java.lang.ref.WeakReference;

这个例子中，我们将一个 MyObject 对象封装在弱引用中，并保存在 HashMap 缓存中，当我们显

式调用

System.gc()方法时，JVM 会尝试回收这些不再使用的对象，如果内存不足，则会回收 MyObject

对象，那么cache.get("example").get()返回的将是 null。

3. 测试能做啥

回顾全文，其实我们能做的真不多，只能在业务代码测试的过程中，

关注对象的使用频次，拒绝无效的引用或 new 一大堆没必要的对象。

具体手段：

定期监测 GC 日志：通过我们的 jvm 关注，大项目上线后，或代码改动特别大的项目上线后，

做一下读写压测的操作

数据结构优化： 根据上述的手段，测试开发工程师可以通过上述手段，来优化数据结构来减小数

据对象的生命周期，从而避免 Full GC。

在测试过程中，关注一下数据结构的合理性~

关注单元测试：通过运行研发的单元测试，或自己手动写一个，模拟实际的内存使用情况，来评估

内存的使用情况（基本上，目前的业务代码能跑起来，大概率是没问题的，，）

4. 知识小结

日常的业务代码测试，对内存的敏感度要高一些，没 bug 不一定不会出问题，现在我们的系统是

成熟的可靠的，但是面对大促的压力，如果能提前解决隐患，干掉有风险的内存使用，也是节省我

们压测时的工作量嘛

二、MinorGC、MajorGC、FullGC垃圾回收介绍

今天给大家继续分享MinorGC、MajorGC、FullGC相关知识，如有不对的地方欢迎指正！

1. MinorGC （新生代垃圾回收）

JDK1.8 堆内部结构

从年轻代空间（包括 Eden 和 Survivor 区域）回收内存被称为 Minor GC，也叫Young GC。因为

Java对象大多具备朝生夕死的特征，所以MinorGC非常频繁，一般回收速度也比较快。一般采用复

制算法。

说明：Minor GC可能会引发STW，暂停其他用户的线程，需要等JVM垃圾回收结束后，用户线程

才恢复运行。

Minor GC 触发条件

• Eden伊甸园区满了
• 新new的对象需要分配到新生代的Eden伊甸园区，当Eden区的空间不够的时候需要进行MinorGC策略回收，

2. Major GC（老年代垃圾回收）

Major GC指发生在老年代的GC。

Major GC触发条件

老年代空间不足时，会先尝试触发Minor GC。Minor GC之后空间还不足，则会触发Major GC。

说明：发生在老年代的GC ，基本上进行一次Major GC 就会伴随进行一次 Minor GC。

Major GC 的速度一般会比 Minor GC 慢 10 倍，并且STW的时间更长。

3. Full GC （新生代+老年代垃圾回收）

Full GC可以理解为Major GC+Minor GC组合后进行的一整个过程，是清理JVM整个堆空间

（年轻代和老年代空间）。

Full GC触发条件

• 调用System.gc()方法时，可通过-XX:+ DisableExplicitGC 参数来禁止调用System.gc()
• 当方法区空间不足时
• Minor GC后存活的对象大小超过了老年代剩余空间
• Minor GC时中Survivor幸存区空间不足时，判断是否允许担保失败，不允许则触发Full GC。允许，并且每次晋升到老年代的对象平均大小>老年代最大可用连续内存空间，也会触发Full GC
• CMS GC异常，CMS运行期间预留的内存无法满足程序需要，就会出现一次“Concurrent ModeFailure”失败，会触发Full GC

STW（Stop The World）：垃圾回收发生过程中，会产生应用程序的停顿现象。停顿产生的时候

整个应用程序线程都会被暂停，有点应用程序像卡死的情况。