JVM 自动内存管理 & GC 机制

JVM 自动内存管理 & GC 机制

JVM 采用 垃圾回收（GC，Garbage Collection） 进行自动内存管理。

GC 主要负责 回收堆（Heap）中的对象，其中 年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）有不同的 GC 机制。

1. JVM 堆的内存分区

JVM 堆（Heap）主要分为：

1. 年轻代（Young Generation）
   • Eden（伊甸区）：大部分新对象在这里分配。
   • Survivor（幸存区）：分为 S0 和 S1，用于存活对象的复制。
2. 老年代（Old Generation）
   • 长期存活的对象会被晋升到老年代。
   • 负责存放生命周期较长的对象。

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2. GC 触发机制

JVM 的垃圾回收主要分为两种：

1. Minor GC（年轻代垃圾回收）
2. Full GC（全局垃圾回收，包括年轻代 + 老年代）

（1）Minor GC 触发机制

Minor GC 只回收 年轻代（Young Generation），触发条件：

• Eden 区满了：新对象分配时，如果 Eden 空间不足，会触发 Minor GC。
• 对象晋升失败：当 Survivor 空间不足，存活对象需要晋升到老年代时，可能触发 Full GC。

Minor GC 特点
✅ 只回收年轻代，速度快（对象生命周期短）。
✅ 采用 Copying（复制）算法，存活对象会被复制到 Survivor 或老年代。
✅ Minor GC 仍然可能导致 Stop-The-World（STW），暂停所有应用线程。

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（2）Full GC 触发机制

Full GC（Major GC） 会回收整个堆（年轻代 + 老年代），触发条件：

1. 老年代空间不足
   • 发生 Minor GC 后，仍然有对象需要晋升到老年代，而老年代空间不足时，会触发 Full GC。
2. 永久代（Metaspace）满了
   • JDK 8 以前：如果方法区（永久代，PermGen）满了，会触发 Full GC。
   • JDK 8 以后：方法区变为 Metaspace，同样会触发 Full GC。
3. 调用 System.gc()
   • 虽然 System.gc() 只是建议 JVM 执行 GC，但它可能触发 Full GC。
4. 大对象直接进入老年代
   • 如果新对象非常大（超过 PretenureSizeThreshold），会直接分配到老年代，可能触发 Full GC。
5. CMS GC 出现 promotion failed 或 concurrent mode failure
   • 在 CMS GC 中，如果 Minor GC 失败导致老年代空间不足，或者并发回收失败，会触发 Full GC。

Full GC 特点
❌ 回收整个堆，速度慢，影响应用性能。
❌ 触发 Full GC 可能导致长时间的 Stop-The-World（STW），影响吞吐量。
✅ 使用不同 GC 算法（CMS、G1）可以优化 Full GC 影响。

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3. 如何减少 GC 影响？

• 优化对象生命周期，避免短生命周期对象频繁进入老年代。
• 调整堆大小（-Xms、-Xmx）避免频繁 GC。
• 使用合适的 GC 算法：
  • 吞吐量优先：Parallel GC
  • 低延迟优先：G1 GC、ZGC
  • 响应时间优先：CMS GC
• 减少 System.gc() 调用，避免强制 Full GC。

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4. 总结

GC 类型	作用	触发条件	影响
Minor GC	回收 年轻代	Eden 区满、新对象晋升失败	快速，影响较小
Full GC	回收 整个堆（年轻代+老年代）	老年代满、Metaspace 满、大对象、System.gc()	速度慢，影响大（STW）

👉 Minor GC 频繁但影响小，Full GC 触发要尽量避免！ 🚀