Java内存管理详解-优快云博客

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一、内存分布

Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域，如下图所示：

本地方法栈

本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机（譬如Sun HotSpot虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与

虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

（个人理解：虚拟机栈就是通常所说的栈，本地方法栈服务于native方法）

运行时常量池

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。

直接内存（Direct Memory）

直接内存并不是JVM管理的内存，但这部分内存经常被使用，也可能导致OutOfMemoryError异常。

JDK中有一种基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）的I/O方式，将由C语言实现的native函数库直接分配堆外内存，用存储在JVM堆中的DirectByteBuffer来引用。由于直接内存收到本机器内存的限制，所以也可能出现OutOfMemoryError的异常。

二、需要回收的区域和对象

回收区域：堆和方法区

如何判断一个对象已死（即可回收对象），一般有引用计数算法和可达性分析算法

1、引用计数算法：每个对象都有一个引用计数器，每当有一个地方引用它时计数器就加1，引用失效时计数器就减1，当计数器为0时，该对象就可以回收。缺点是循环引用对象不能被回收。

2、可达性分析算法：一系列“GC ROOTs”的对象作为起点，当某个对象与GC ROOTS不可达时，该对象即被判断为可回收对象。可以作为GC ROOTs对象的有以下几种：

3、扩充的引用

引用分为四种：（不会被回收的，可回收也可不回收，肯定会被回收、不需要理会的）

a> 强引用(Strong Reference).就是为刚被new出来的对象所加的引用，它的特点就是，永远不会被回收。

b> 软引用(Soft Reference).声明为软引用的类，是可被回收的对象，如果JVM内存并不紧张，这类对象可以不被回收，如果内存紧张，则会被回收。此处有一个问题，既然被引用为软引用的对象可以回收，为什么不去回收呢？其实我们知道，Java中是存在缓存机制的，就拿字面量缓存来说，有些时候，缓存的对象就是当前可有可无的，只是留在内存中如果还有需要，则不需要重新分配内存即可使用，因此，这些对象即可被引用为软引用，方便使用，提高程序性能。

c> 弱引用(Weak Reference).弱引用的对象就是一定需要进行垃圾回收的，不管内存是否紧张，当进行GC时，标记为弱引用的对象一定会被清理回收。

d> 虚引用(Phantom Reference).虚引用弱的可以忽略不计，JVM完全不会在乎虚引用，其唯一作用对象被回收时会收到一些通知。

4、对象回收处理过程

对象被回收前需要进行两次标记过程。第一次是对象与GC Roots间不可达，即被第一次标记并且筛选该对象是否有必要执行finalize()方法，将筛选的对象放到一个执行队列中，没有必要执行finalize方法的对象会被回收；第二次仅对队列中的对象进行标记，如果在执行finalize方法中将对象与GC ROOTS关联上，则该对象将不会被回收，否则该对象将被回收。

三、内存分配

Java内存分配和回收的机制概括的说，就是：分代分配，分代回收。对象将根据存活的时间被分为：年轻代（Young Generation）、年老代（Old Generation）、永久代（Permanent Generation，也就是方法区）

年轻代（Young Generation）：对象被创建时，内存的分配首先发生在年轻代（大对象可以直接被创建在年老代），大部分的对象在创建后很快就不再使用，因此很快变得不可达，于是被年轻代的GC机制清理掉（IBM的研究表明，98%的对象都是很快消亡的），这个GC机制被称为Minor GC或叫Young GC。注意，Minor GC并不代表年轻代内存不足，它事实上只表示在Eden区上的GC。

年轻代上的内存分配是这样的，年轻代可以分为3个区域：Eden区（伊甸园，亚当和夏娃偷吃禁果生娃娃的地方，用来表示内存首次分配的区域，再贴切不过）和两个存活区（Survivor 0 、Survivor 1）。内存分配过程为：

绝大多数刚创建的对象会被分配在Eden区，其中的大多数对象很快就会消亡。Eden区是连续的内存空间，因此在其上分配内存极快；
当Eden区满的时候，执行Minor GC，将消亡的对象清理掉，并将剩余的对象复制到一个存活区Survivor0（此时，Survivor1是空白的，两个Survivor总有一个是空白的）；
此后，每次Eden区满了，就执行一次Minor GC，并将剩余的对象都添加到Survivor0；
当Survivor0也满的时候，将其中仍然活着的对象直接复制到Survivor1，以后Eden区执行Minor GC后，就将剩余的对象添加Survivor1（此时，Survivor0是空白的）。
当两个存活区切换了几次（HotSpot虚拟机默认15次，用-XX:MaxTenuringThreshold控制，大于该值进入老年代）之后，仍然存活的对象（其实只有一小部分，比如，我们自己定义的对象），将被复制到老年代。

年老代（Old Generation）：对象如果在年轻代存活了足够长的时间而没有被清理掉（即在几次 Young GC后存活了下来），则会被复制到年老代，年老代的空间一般比年轻代大，能存放更多的对象，在年老代上发生的GC次数也比年轻代少。当年老代内存不足时，将执行Major GC，也叫 Full GC。

四、垃圾收集算法

1、标记-清除算法

分两个阶段，标记阶段和清除阶段。首选标记出所有需要回收的对象，标记完成后统一回收所有被标记的对象。

2、复制算法

将内存分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。当一块内存用完了，就将活着的对象复制到另一块上面，最后一次性清除已使用过的内存空间。（一般新生代采用这种算法）

3、标记-整理算法

也是分为两个阶段。第一个阶段是标记，第二个阶段是将所有存活对象移动到一端，然后直接清理掉边界以外的内存。

4、分代收集算法

根据对象存活时间不同将内存分为几部分。一般将堆分为新生代和年老代，根据年代的特点采用最适合的收集算法。例如，新生代一般采用复制算法，年老代采用标记-清除或者标记-整理算法。

五、JVM常用内存参数设置

a: -Xmx<n>

指定 jvm 的最大 heap 大小 , 如 :-Xmx=2g