JVM 回收流程图

本文介绍了JVM内存模型,包括永久代、堆内存及栈内存的分配机制与优化方法,并详细阐述了不同区域的作用及如何避免内存溢出。

先看一下JVM的内存模型:

 



 

从大的方面来讲,JVM的内存模型分为两大块:

 

永久区内存( Permanent space )和堆内存(heap space)。

 

栈内存(stack space)一般都不归在JVM内存模型中,因为栈内存属于线程级别。

每个线程都有个独立的栈内存空间。

 

Permanent space里存放加载的Class类级对象如class本身,method,field等等。

heap space主要存放对象实例和数组。

heap space由Old Generation和New Generation组成,Old Generation存放生命周期长久的实例对象,而新的对象实例一般放在New Generation。

New Generation还可以再分为Eden区(圣经中的伊甸园)、和Survivor区,新的对象实例总是首先放在Eden区,Survivor区作为Eden区和Old区的缓冲,可以向Old区转移活动的对象实例。

 

下图是JVM在内存空间(堆空间)中申请新对象过程的活动图(点击看大图): 

没错,我们常见的OOM(out of memory)内存溢出异常,就是堆内存空间不足以存放新对象实例时导致。

 

永久区内存溢出相对少见,一般是由于需要加载海量的Class数据,超过了非堆内存的容量导致。通常出现在Web应用刚刚启动时,因此Web应用推荐使用预加载机制,方便在部署时就发现并解决该问题。

 

栈内存也会溢出,但是更加少见。

 

堆内存优化:

调整JVM启动参数-Xms  -Xmx   -XX:newSize -XX:MaxNewSize,如调整初始堆内存和最大对内存 -Xms256M -Xmx512M。 或者调整初始New Generation的初始内存和最大内存 -XX:newSize=128M -XX:MaxNewSize=128M。

 

永久区内存优化:

调整PermSize参数   如  -XX:PermSize=256-XX:MaxPermSize=512M

 

栈内存优化:

调整每个线程的栈内存容量  如  -Xss2048K

 

 

最终,一个运行中的JVM所占的内存= 堆内存  +  永久区内存  +  所有线程所占的栈内存总和 




### JVM CMS垃圾回收器的标记清除流程 CMS(Concurrent Mark-Sweep)垃圾回收器是一种以最小化停顿时间为目标的老年代垃圾回收器。它的核心思想是在应用线程运行的同时完成大部分垃圾回收工作,从而减少因垃圾回收导致的应用暂停时间。以下是CMS垃圾回收器中标记清除的具体流程: #### 初始标记阶段 初始标记阶段是一个短暂的STW(Stop-The-World)操作,用于标记老年代中可以直接从根集合访问到的对象。此阶段的时间较短,因为它只需要扫描GC Roots并标记直接关联的对象[^1]。 #### 并发标记阶段 在并发标记阶段,CMS会遍历整个对象来查找所有可到达的对象。这一阶段允许应用程序线程继续运行,因此不会造成明显的停顿。然而,由于用户线程在此期间仍然活,可能导致某些对象的状态发生变化,这会在后续阶段进行修正[^2]。 #### 重新标记阶段 重新标记阶段是对并发标记阶段的结果进行校正的过程。在这个阶段,CMS会对那些在并发标记期间状态发生改变的对象再次进行标记。为了确保准确性,这个阶段也会引入一定的STW,但它持续的时间通常比初始标记稍长一些,但仍远远小于并发标记所需的时间[^5]。 #### 清理阶段 清理阶段负责实际释放未被标记的对象所占用的空间。CMS采用的是“标记-清除”算法的一部分逻辑,在此阶段中,它会删除之前已经被标记为不可达的所有对象,并更新可用空间的信息。需要注意的是,“标记-清除”算法的一个显著问题是容易产生内存碎片[^3][^4]。 #### 并发重置阶段 最后一步是并发重置阶段,此时系统准备下一轮新的垃圾收集周期所需的资源和数据结构,比如清空记忆集中的记录等信息以便于下次使用[^2]。 ```java // 下面展示了一个简单的模拟CMS GC过程伪代码表示: public class CMSSimulation { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Object root = new Object(); // 假设这是我们的Root对象 markInitial(root); // Initial Mark Phase (STW) Thread.sleep(100); // Simulate Concurrent Execution Time concurrentMark(root); // Concurrent Marking Phase reMarkPhase(root); // Remark Phase (Short STW Again) sweepUnreachableObjects(); // Clear Unmarked Objects During Sweep Phase resetDataStructures(); // Reset Data Structures For Next Cycle } private static void markInitial(Object obj){ System.out.println("Performing initial marking..."); } private static void concurrentMark(Object obj){ System.out.println("Starting concurrent marking phase..."); } private static void reMarkPhase(Object obj){ System.out.println("Re-mark objects that changed during the concurrent phase."); } private static void sweepUnreachableObjects(){ System.out.println("Sweep and clear unreachable objects from memory."); } private static void resetDataStructures(){ System.out.println("Resetting internal data structures for next cycle."); } } ```
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