JVM内存与GC

你对JVM内存组成结构和JVM垃圾回收机制是否熟悉，这里和大家简单分享一下，希望对你的学习有所帮助，首先来看一下JVM内存结构，它是由堆、栈、本地方法栈、方法区等部分组成，结构图如下所示。

JVM学习笔记 JVM内存管理和JVM垃圾回收

JVM内存组成结构

JVM内存结构由堆、栈、本地方法栈、方法区等部分组成，结构图如下所示：

 1）堆

所有通过new创建的对象的内存都在堆中分配，其大小可以通过-Xmx和-Xms来控制。堆被划分为新生代和旧生代，新生代又被进一步划分为Eden和Survivor区，最后Survivor由FromSpace和ToSpace组成，结构图如下所示：

 新生代。新建的对象都是用新生代分配内存，Eden空间不足的时候，会把存活的对象转移到Survivor中，新生代大小可以由-Xmn来控制，也可以用-XX:SurvivorRatio来控制Eden和Survivor的比例旧生代。用于存放新生代中经过多次垃圾回收仍然存活的对象

2）栈

每个线程执行每个方法的时候都会在栈中申请一个栈帧，每个栈帧包括局部变量区和操作数栈，用于存放此次方法调用过程中的临时变量、参数和中间结果

3）本地方法栈

用于支持native方法的执行，存储了每个native方法调用的状态

4）方法区

存放了要加载的类信息、静态变量、final类型的常量、属性和方法信息。JVM用持久代（PermanetGeneration）来存放方法区，可通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来指定最小值和最大值。介绍完了JVM内存组成结构，下面我们再来看一下JVM垃圾回收机制。

JVM垃圾回收机制

JVM分别对新生代和旧生代采用不同的垃圾回收机制

新生代的GC：

新生代通常存活时间较短，因此基于Copying算法来进行回收，所谓Copying算法就是扫描出存活的对象，并复制到一块新的完全未使用的空间中，对应于新生代，就是在Eden和FromSpace或ToSpace之间copy。新生代采用空闲指针的方式来控制GC触发，指针保持最后一个分配的对象在新生代区间的位置，当有新的对象要分配内存时，用于检查空间是否足够，不够就触发GC。当连续分配对象时，对象会逐渐从eden到 survivor，最后到旧生代，

用javavisualVM来查看，能明显观察到新生代满了后，会把对象转移到旧生代，然后清空继续装载，当旧生代也满了后，就会报outofmemory的异常，如下图所示：

 
在执行机制上JVM提供了串行GC（SerialGC）、并行回收GC（ParallelScavenge）和并行GC（ParNew）

1）串行GC

在整个扫描和复制过程采用单线程的方式来进行，适用于单CPU、新生代空间较小及对暂停时间要求不是非常高的应用上，是client级别默认的GC方式，可以通过-XX:+UseSerialGC来强制指定

2）并行回收GC

在整个扫描和复制过程采用多线程的方式来进行，适用于多CPU、对暂停时间要求较短的应用上，是server级别默认采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC来强制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4来指定线程数

3）并行GC

与旧生代的并发GC配合使用

旧生代的GC：

旧生代与新生代不同，对象存活的时间比较长，比较稳定，因此采用标记（Mark）算法来进行回收，所谓标记就是扫描出存活的对象，然后再进行回收未被标记的对象，回收后对用空出的空间要么进行合并，要么标记出来便于下次进行分配，总之就是要减少内存碎片带来的效率损耗。在执行机制上JVM提供了串行 GC（SerialMSC）、并行GC（parallelMSC）和并发GC（CMS），具体算法细节还有待进一步深入研究。

以上各种GC机制是需要组合使用的，指定方式由下表所示：

垃圾收集器

         java虚拟机的堆中存放着正在运行的java程序创建的所有对象，使用new、newarray、anewarray、multianewarray指令来创建对象。垃圾收集就是自动释放不再被程序所使用的对象的过程。

         垃圾收集算法必须做的两件事检测出垃圾对象；回收垃圾对象所使用的堆空间并还给程序。

         任何被根对象引用的的对象都是可触及的，从而是活动的；任何被活动的对象引用的对象都是可触及的。程序可以访问任何可触及的对象，所以这些对象需要保存在堆中，任何不可触及的对象都可以被收集。

 

         引用计数收集器

         堆中每一个对象都有一个引用计数。当对象被创建并且指向该对象的引用被分配给一个变量，这个对象的引用计数被置为1。当任何其他变量被赋值为对这个对象的引用时，计数加1。当一个对象的引用超过了生存期或者被置为一个新值时，对象的引用计数减1。任何引用计数为0的对象可以被当作垃圾收集。当一个对象被当作垃圾收集的时候，它引用的任何对象计数值减1。一个对象被垃圾收集之后可能导致后续其他对象的垃圾收集行动。

         优点：可以很快的执行，对于程序不能被长时间打断的实时环境很有利

         缺点：无法检测出循环引用的两个垃圾对象；每次引用计数的增加或减少都带来额外的开销。

 

         跟踪收集器

         追踪从根节点开始的对象引用图。追踪过程中遇到的对象以某种方式打上标记，当追踪结束时，未被标记的对象可被收集。

         标记阶段：垃圾收集器遍历引用树，标记每一个对象

         清除阶段：释放未被标记的对象，使用的内存被返回到正在执行的程序

 

         压缩收集器

         压缩和拷贝：快速移动对象来减少堆碎块。压缩收集器把活动的对象越过空闲区滑动到堆的一端，使堆的另一端出现一个大的连续空闲区。所有被移动的对象的引用也被更新，指向新的位置。

 

         拷贝收集器

         把所有活动的对象移动到一个新的区域，过程中对象被紧挨着布置。“停止并拷贝”：将堆分为两部分，过程中将活动的对象拷贝到未使用的堆区，缺点是需要两倍大小的内存。