Java堆内存与GC机制-优快云博客

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java的堆内存模型

这里只说下java的堆内存模型，以及GC的分代收集的原因（为什么不直接使用某一种收集方法，比如复制算法同事GC yong和old）

java堆内存模型

对于初学java的人来说，对于对的理解就是，堆里面存放对象，数组。但是有没有想过真正的对象到底是个什么样子，对象里面到底是啥，为了解答这个问题，先来看下java当中堆的内存模型。

图1 java中的堆内存模型与java的GC分代机制

概述：

通过上面的图可以看出，yong区域和tenured区域共同组成了java的堆，yong区域又可以细分为Eden区域和两个suvrior区，也就是说以上的部分功能组成了java的堆区。这个庞然大物里面存放的都是对象（数组本节不讨论）。

java对象结构

上面说了java的堆的结构，下面说下java堆里面存放的元素：对象

我们有没有想过这样的一个问题：java程序中在new对象之后，老师通常会告诉我们，这个时候new出来的对象就放到堆里面了，那么这个对象到底是个啥。

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    private String gender;
    private String address;

public Student(String name, int age, String gender, String address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.gender = gender;
        this.address = address;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(String gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }

这里是一个很普通的javaBean，当我们在new一个student的时候，会将这个对象的属性全部赋值，然后返回这个对象的堆内存地址。当我们再创建n个对象的时候，只是属性不同，其他的没有任何区别，这个对象对应的类名、方法名都没有变化，唯一变化的只有属性。你可能回想当我们使用student对象调用方法的时候会根据这个对象的地址找到方法然后执行，所以可能误以为这个方法在对象里面存储。那么这样依赖每次new对象的时候是不是都需要存储一模一样的方法呢，结果造成了存储冗余，实际上方法并没有存储再对象中。看下对象的结构。

public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("sam",23,"male","America");
        Student student2 = new Student("mary",23,"femal","China");
    }

这里新创建了两个student对象。根据上面的推论，java不会存储重复数据。下面给出java对象的正确存储解释。

上面这张图以及很形象的说了对象到底是个啥，简言之，对象主要用来存放实例数据，剩余的最重要的部分就是class Poiner指针，它指向了java8 的metadata区域/java7的perm区域也叫方法区。这里面的instanceKlass对象实际是一个c++的对象，它只是对于class字节码的一种存储结构，即java源代码再编译完成后得到的class文件，在经过类加载进入内存后，这个class字节码中的类信息（方法表、字段表）全部存储在这个c++的数据结构里面。同时还会有一个mirror的java镜像对象被创建。

GC分代的设计原因（回答为什么性能高）

这里结合下图说一下java是如何进行垃圾回收的。

当Eden区域的内存达到一定的阈值后，开始从root应用链条中找出任然存活的对象，然后标记出来
将存活的对象移复制到survior区中的To区
将From区中任然存活的对象进行判断：

如果分代的年龄（对象头部）达到了tenured的阈值，则判定为老年代的对象，直接移动到tenured
如果分代没有达到tenured的阈值，则也移动到To区域

4.交换From（已经clear）区域和To区域，清空dead对象。yong GC完成。等待下次将From中的存活对象赋值到其他区域。

图1 java中的堆内存模型与java的GC分代机制

解释分代的原因：

想解释这个，只需要看下如果不进行分代收集，那么会有怎样的现象呢？

图不分代收集的清空下一次GC情况

图中红色代表老年代，蓝色代表新生代，复制收集后，即采用复制算法收集后，蓝色块减少，这表示有较多的新生对象被clear掉了，红色对象（老年代）都被移动到了新的内存区域中了。

如果java不采取不分代收集的情况下，会有如下的弊端

不分代收集	Yong+Tenured分代收集
内存利用率=50%	内存利用率>>50%
Yong+Tenured>阈值，触发fullGCC，频率高	Tenured内存中>阈值，触发fullGC，频率低
fullGC频率高，服务性能差	fullGC频率高，服务性能差