Java記憶體管理的機制和策略有哪些？

Java 採用自動記憶體管理機制，透過垃圾回收器使用標記清除演算法回收不再使用的物件。主要策略包括 Serial GC、Parallel GC、CMS GC 和 G1 GC。實戰案例中，弱引用可管理臨時對象，軟引用可緩存對象。

Java 記憶體管理的機制和策略

Java 採用了自動記憶體管理機制，它能夠自動回收不再需要的對象，從而避免記憶體洩漏和編程錯誤。主要原理如下：

1. 物件分配

當建立一個新的物件時，Java 虛擬機器(JVM) 會自動在堆記憶體中分配所需的空間。堆內存是專門用於儲存物件的資料區域。

// 创建一个新对象
Person person = new Person();

// JVM 将 person 对象分配到堆内存中
// ...

2. 垃圾回收

JVM 會定期執行垃圾回收器，自動回收不再使用的物件。垃圾回收器使用標記清除演算法：

• 標記階段： 垃圾回收器會遍歷所有可達物件（從根引用開始），並在可達物件上標記。
• 清除階段： 垃圾回收器會遍歷整個堆內存，清除未標記的物件（即不再可達的物件）。

3. 引用

物件之間的引用定義了物件的可及性，這是垃圾回收器判斷物件是否需要回收的依據：

強引用： 指向物件的唯一引用，強引用下的物件永遠不會被回收。
弱引用： 物件被弱引用指向時，如果物件不再有強引用，則會被回收。
軟體引用： 物件被軟引用指向時，當 JVM 遇到記憶體不足時才會被回收。
虛引用： 物件被虛引用指向時，JVM 不保證該物件不會被回收。

4. 記憶體管理策略

Java 記憶體管理提供了多種策略來影響垃圾回收的效能：

序列垃圾回收(Serial GC)： 單執行緒執行垃圾回收，資源消耗低，但吞吐量低。
並行垃圾回收 (Parallel GC)： 使用多執行緒執行垃圾回收，吞吐量高，但資源消耗也高。
並發垃圾回收 (Concurrent Mark and Sweep GC)： 垃圾回收器與應用程式並發運行，減少應用程式停頓時間。
G1 垃圾回收 (G1 GC)： 採用分代收集演算法，將堆記憶體劃分為不同的區域，回收效率高。

5. 實戰案例

使用弱引用管理臨時物件：

// 创建一个弱引用
WeakReference<Person> weakPerson = new WeakReference<>(person);

// ...

// 当 person 对象不再需要时，清除弱引用
weakPerson.clear();

在上述範例中，當person 對象不再被強引用指向時，它將被垃圾回收，即使weakPerson 仍然指向它。

使用軟體引用快取物件：

// 创建一个软引用
SoftReference<Person> softPerson = new SoftReference<>(person);

// ...

// 当 JVM 内存不足时，软引用对象将被回收
if (softPerson.get() == null) {
    // 重新创建 person 对象
}

在上述範例中，當JVM 記憶體不足時，softPerson 引用物件將被回收，但person 物件仍會在堆記憶體中，直到不再被強引用指向。

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