深入理解JVM(三) JVM的内存分配与回收策略

本文介绍JVM中堆内存的分代管理。<1.8版本时,堆内存按对象存活时间分新生代、老年代和永久代,不同代采用不同回收算法提高效率。还阐述对象分代处理流程,包括对象创建、回收及晋升规则。1.8及之后版本取消永久代,用元空间替代,方法区和字符串常量存放位置也有改变。

1.JVM中堆内存的分代管理(<1.8版本)

JVM的对象实例存放在堆内存中,根据对象存活时间不同分成了不同的代来进行管理。

为什么要分成不同的代呢? 

因为有相当一部分存活时间较短的对象很快就会被回收,而另外一些使用时间较长,如果将它们放到同一个区域,每次回收都需要对所有的对象进行遍历,浪费的时间较多。将它们根据存活时间不同分为不同的区,方便根据不同的需要使用不同的回收算法,提高回收效率。

根据对象生命周期不同,其在堆内存中分为三个区:

Young Generation新生代,存放新创建的对象,对象生命周期非常短,几乎用完可以立即回收,包括 Eden区和Survivor 0 Space和 Survivor 1 Space。

Tenured Generation 新生代多次(默认为15次)回收后存活下来的对象将被移到 tenured 区,也叫老年代。

Perm Generation永久代,主要存加载的类信息,生命周期长,几乎不会被回收。

其结构图如下

2.对象分代处理流程

(1)对象优先被创建在Eden区,若Eden区内存不足,则触发一次Minor GC(或称Young GC),将生命周期结束的对象回收掉,剩余的部分放入Survivor 区。

    堆内存的大小可以通过参数来设计:

-Xms设置堆的初始大小
-Xmx设置堆的最大扩展大小
-Xmn新生代的大小(乘余为老年代)
-     XX:SurvivorRatioEden区与Survivor区的比例,默认为8

(2)大对象直接进入老年代。

参数-XX:PretenureSizeShreshold 设置直接进入老年代的大小门槛, 超过这个值的对象直接进入老年代。

 

(3)进入S0、S1区的对象,在循环一定次数(默认为15次)后仍存活的对象,进入老年代。

    这个时候要老年代空间分配担保, 如果老年代空间不足,则会触发Full GC。

    这里有两个概念需要解释一下:动态对象年龄判定 和 空间分配担保

    动态对象年龄判定

    参数-XX:MaxTtenuringShreshold设置进入老年代的年龄门槛,年龄超过这个值的对象进入老年代。

     为了能更好地适应不同程序的内存状态,虚拟机并不是永远地要求对象的年龄必须达到了MaxTtenuringShreshold才能晋升老年代,如果在Survivor 空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半,年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代,无须等到MaxTtenuringShreshold要求的年龄。

    例如:如果MaxTtenuringShreshold 设置为15,Survivor空间大小为1M,Survivor中obj1 和obj2年龄同,且obj1 + obj2占的空间为513KB,则它们就可以直接进入老年代,无须达到15岁的临界年龄。

空间分配担保

    所谓的空间担保,就是新生代的内存不够用了,向老年代去借用内存,老年代查查家底够不够借的。    

    在发生Minor GC之前,虚拟机会先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象总空间,如果这个条件成立,那么Minor GC可以确保是安全的。如果不成立,则虚拟机会查看HandlePromotionFailure设置是否允许担保失败。如果允许,那么会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升老年代的平均大小。如果大于,将试着进行一次Minor GC,尽管这次Minor GC是有风险的;如果小于,或者HandlePromotionFailure设置不允许冒险,那么这时就要改为进行一次Full GC。

    参数-XX:HandlePromotionFailure用来设置是否允许担保失败,一般默认设置为true,以避免频繁Full GC。

 

Major GC,指发生在老年代的GC。一般会至少一次的Minor GC(但非绝对,在Parallel Scavenge收集器的收集策略里可以直接选择Major GC),因而除非特别区分,一般Major GC是指的Full GC。

Full GC,会回收年轻代、老年代、永久代的空间。

 

3.  1.8版本的改变

    1.8及之后的版本,取消了永久代,而代之以元空间(Meta Space)。

    方法区放到了元空间,字符串常量放到了堆中。

    元空间可以通过以下参数进行设置调整。 

-XX:MetaspaceSize初始空间大小,达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载,同时GC会对该值进行调整
-XX:MaxMetaspaceSize最大空间,默认是没有限制的
-XX:MinMetaspaceFreeRatio在GC之后,最小的Metaspace剩余空间容量的百分比
-XX:MaxMetaspaceFreeRatio在GC之后,最大的Metaspace剩余空间容量的百分比

 

 

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