Java内存模型与垃圾回收：提升程序性能与稳定性！

开篇语

哈喽，各位小伙伴们，你们好呀，我是喵手。运营社区：C站/掘金/腾讯云/阿里云/华为云/51CTO；欢迎大家常来逛逛

  今天我要给大家分享一些自己日常学习到的一些知识点，并以文字的形式跟大家一起交流，互相学习，一个人虽可以走的更快，但一群人可以走的更远。

  我是一名后端开发爱好者，工作日常接触到最多的就是Java语言啦，所以我都尽量抽业余时间把自己所学到所会的，通过文章的形式进行输出，希望以这种方式帮助到更多的初学者或者想入门的小伙伴们，同时也能对自己的技术进行沉淀，加以复盘，查缺补漏。

小伙伴们在批阅的过程中，如果觉得文章不错，欢迎点赞、收藏、关注哦。三连即是对作者我写作道路上最好的鼓励与支持！

第一部分：Java内存模型（JMM）简介

1.1 共享变量的可见性：volatile关键字

volatile关键字用于保证变量的可见性，即一个线程修改的变量对其他线程立即可见。

示例代码：

public class VolatileExample {private static volatile boolean flag = false;public static void main(String[] args) {// 启动两个线程Thread thread1 = new Thread(() -> {try {Thread.sleep(1000);flag = true;  // 设置flag为trueSystem.out.println("Flag is set to true.");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});Thread thread2 = new Thread(() -> {while (!flag) {// 一直等待直到flag变为true}System.out.println("Flag is now true!");});thread1.start();thread2.start();}
}

解释：

• volatile确保thread2能够及时看到flag的修改，避免了线程1对flag的修改对线程2不可见的问题。

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第二部分：垃圾回收的基本原理

2.1 简单的垃圾回收示例

在Java中，垃圾回收是由JVM自动管理的，无需开发者显式释放内存。以下是一个简单的示例，演示了对象的创建与垃圾回收。

示例代码：

public class GarbageCollectionExample {public static void main(String[] args) {// 创建对象Employee emp = new Employee("Alice");emp = null;  // 将emp引用设置为null，标记对象为可回收// 建立一个垃圾回收请求System.gc();  // 强制垃圾回收（只是建议，JVM会决定是否执行）System.out.println("Garbage Collection request made.");}static class Employee {String name;Employee(String name) {this.name = name;}@Overrideprotected void finalize() throws Throwable {System.out.println(name + " object is being collected by GC");}}
}

解释：

• 当emp对象被设置为null后，它变得不可访问，成为垃圾回收的候选对象。System.gc()请求垃圾回收，但实际的垃圾回收由JVM决定何时进行。
• finalize()方法会在对象被垃圾回收之前执行，这里我们用它来输出提示信息。

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第三部分：GC的种类与调优

3.1 配置GC日志

为了优化GC的性能，首先需要分析GC的行为。我们可以启用GC日志来查看垃圾回收的详细信息。

示例命令：

java -Xloggc:gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+UseG1GC MyApplication

解释：

• -Xloggc:gc.log：将GC日志输出到gc.log文件。
• -XX:+PrintGCDetails：打印详细的GC信息。
• -XX:+PrintGCDateStamps：打印GC时间戳。
• -XX:+UseG1GC：使用G1垃圾回收器。

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第四部分：内存泄漏的排查与解决方法

4.1 内存泄漏示例与解决

内存泄漏是指不再使用的对象无法被垃圾回收器回收，从而导致内存占用持续增加。下面是一个内存泄漏的示例，它通过静态引用导致对象无法回收。

示例代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class MemoryLeakExample {private static List<Object> list = new ArrayList<>();public static void main(String[] args) {// 模拟内存泄漏while (true) {list.add(new Object());  // 不断添加新对象到静态集合中}}
}

解释：

• 由于list是一个静态变量，每次循环都会向list中添加一个新对象。即使这些对象不再使用，它们依然会被list引用，导致内存泄漏。

4.2 解决内存泄漏

我们可以通过显式地释放资源（如关闭连接、清空缓存）来防止内存泄漏。

改进后的代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class FixedMemoryLeakExample {private static List<Object> list = new ArrayList<>();public static void main(String[] args) {try {// 模拟内存泄漏问题，清理资源for (int i = 0; i < 1000; i++) {list.add(new Object());  // 添加对象if (i % 100 == 0) {list.clear();  // 清理不再使用的对象System.gc();   // 强制垃圾回收}}} catch (OutOfMemoryError e) {System.out.println("Out of Memory!");}}
}

解释：

• 使用list.clear()及时清除不再需要的对象，避免内存泄漏。
• 强制垃圾回收通过System.gc()调用，有助于回收未引用的对象。

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总结

通过本文，我们深入探讨了Java内存模型（JMM）和垃圾回收的基本原理，了解了如何通过volatile确保共享变量的可见性，如何利用垃圾回收机制自动管理内存。我们还讨论了如何调优GC，启用GC日志，以及如何排查和解决内存泄漏问题。

了解并掌握这些内存管理技巧，能够帮助我们编写出更加高效、稳定的Java应用，避免因内存问题导致的性能下降和程序崩溃。在日常开发中，保持对内存管理的关注，并进行适当的调优和优化，是提高代码质量和性能的关键。

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文末

好啦，以上就是我这期的全部内容，如果有任何疑问，欢迎下方留言哦，咱们下期见。

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