jvm初探二 堆空间与垃圾回收

1. 堆空间与对象晋升

​ 堆空间是垃圾回收器的主要工作区域，堆空间根据分代收集理论可分为年轻代与老年代，元空间（使用本地内存，java8以前称之为永久代），年轻代分为Eden区、Survivor0区和Survicor1区，一般按8：1：1分配年轻代空间。创建对象一般创建时在Eden区，经历垃圾回收之后，对象的age增加，逐渐向老年代迁移，具体的对象晋升过程如下所示：

2. 垃圾回收算法与垃圾回收器对比

2.1 三大基本垃圾回收算法

1. 标记-清除算法

   原理：堆空间标记存活对象（从GC Roots可达的对象），清除非存活对象。

   缺点：会产生内存碎片。

   适合：老年代。

2. 标记-整理算法

   原理：标记存活对象后，将其向内存一端移动，清理边界外的内存。

   减少产生内存碎片

   适合：老年代。

3. 复制算法：

   原理：内存区域一分为二，将存活对象复制到另一块内存区域，直接清空原区域。

   适合：无碎片，适合对象存活率低的年轻代。

2.2 垃圾回收期的对比

	垃圾回收器的对比（Serial/CMS/G1)
特性	Serial	CMS	G1
算法	老年代-标记整理 新生代-复制算法	针对老年代-标记清除算法 与ParNew新生代收集器共同使用	标记 - 压缩算法
线程模型	单线程	多线程（并发）	多线程（并发+并行）
STW时间	长	短（FullGC时间长）	可控（可配置目标）
内存碎片	无（压缩算法）	有	较少（部分压缩）
吞吐量	低	中等	高
适应堆大小	小堆（<100MB)	中等堆（4-8G)	大堆（>8G)
延迟敏感性	不敏感	敏感	敏感
适应场景	嵌入式/客户端	低延迟的Web服务	大内存服务端应用
选择建议	选择建议 Serial：资源受限的小型应用。 CMS：已逐步被淘汰（Java 8 后不再推荐，Java 14 移除），仅用于旧版兼容。 G1：现代服务端应用的默认选择（Java 9+），尤其适合大内存和低延迟场景。 其他选择：对于超大堆（如 > 32GB）或超低延迟需求，可考虑 ZGC（Java 11+）或 Shenandoah（Java 12+）。

2.3 FullGC

​ FullGC会挂起客户所有线程，是需要尽量避免的垃圾回收操作，会导致FullGC的场景大致有下列几个方面：

FullGC触发场景
1. Eden区满了	触发Minor GC后，存活对象无法全部晋升到Survivor区将剩余的对象直接放入老年代，如果老年代空间不足以容纳这些对象，就会触发Full GC
2.大对象分配	如果无法找到足够的连续空间来分配该大对象，也会触发Full GC
3. 元空间内存不足	永久代（在JDK 8之前）或元空间（在JDK 8及更高版本）内存不足
4. System.gc()	显式调用System.gc()方法，通知虚拟机执行Full GC
5.Concurrent Mode Failure	CMS（Concurrent Mark-Sweep）垃圾收集器在并发标记阶段出现"Concurrent Mode Failure"时，会导致一次Full GC。