1、内存管理简介

内存管理的职责为分配内存，回收内存。

没有自动内存管理的语言/平台容易发生错误。

典型的问题包括悬挂指针问题，一个指针引用了一个已经被回收的内存地址，导致程序的运行完全不可知。

另一个典型问题为内存泄露，内存已经分配，但是已经没有了指向该内存的指针，导致内存泄露。

程序员要花费大量时间在调试该类问题上。

2、GC简介

因此引入了Garbage Collector机制，由运行时环境来自动管理内存。

Garbage Collector解决了悬挂指针和内存泄露大部分的问题(不是全部)。

注意Garbage Collector(简称Collector)和Garbage Collection(简称GC)的区别。

3、Collector的职责：

分配内存。

保证有引用的内存不被释放。

回收没有指针引用的内存。

对象被引用称为活对象，对象没有被引用称为垃圾对象/垃圾/垃圾内存，找到垃圾对象并回收是Collector的一个主要工作，该过程称为GC。

Collector一般使用一个称为堆的内存池来进行内存的分配和回收。

一般的，当堆内存满或者达到一个阀值时，堆内存或者部分堆内存被GC。

4、好的Collector的特性

保证有引用的对象不被GC。

快速的回收内存垃圾。

在程序运行期间GC要高效，尽量少的影响程序运行。和大部分的计算机问题一样，这是一个关于空间，时间，效率平衡的问题。

避免内存碎片，内存碎片导致占用大量内存的大对象内存申请难以满足。可以采用Compaction技术避免内存碎片。Compaction技术：把活对象移向连续内存区的一端，回收其余的内存以便以后的分配。

良好的扩展性，内存分配和GC在多核机器上不应该成为性能瓶颈。

5、GC性能指标

Throughput: 程序时间(不包含GC时间)/总时间。

GC overhead: GC时间/总时间。

Pause time: GC运行时程序挂起时间。

Frequency of GC: GC频率。

Footprint: a measure of size, such as heap size。

Promptness:对象变为垃圾到该垃圾被回收后内存可用的时间。

依赖于不同的场景，对于GC的性能指标的关注点也不一样。

6、分代GC

分代GC把内存划分为多个代(内存区域)，每个代存储不同年龄的对象。 常见的分为2代，young和old。

分配内存时，先从young代分配，如果young代已满，可以执行GC(可能导致对象提升)，如果有空间，则分配，如果young代还是没有空间，可以对整个内存堆GC。

young代GC后还存活的对象可以提升到old代。

该机制基于以下观察事实：

１　大部分新分配的对象很快就没有引用了，变成垃圾。

２　很少有old代对象引用young代对象。

基于代内存存储对象的特性，对不同代的内存可以使用不同的GC算法。

Young代GC需要高效，快速，频繁的执行，关注点主要在速度上。

Old代由于增长缓慢，因此GC不频繁，但是其内存空间比较大，因此，需要更长时间才能执行完GC。关注点在内存空间利用率上。

7、Java Collector

Jvm的内存分为3代。Young, Old, Permanent。

大部分对象存储在Young代。

在Young代中经历数次GC存活的对象可以提升到Old代，大对象也可以直接分配到Old代。

Permanent代保存虚拟机自己的静态(refective)数据，例如类(class)和方法(method)对象。

Young代由一个Eden和2个survivor组成。大部分的对象的内存分配和回收在这里完成。

Survivor存储至少经过一次GC存活下来的对象，以增大该对象在提升至old代前被回收的机会。2个survivor中有一个为空。分别为From和to survivor。

当young代内存满，执行young代GC(minor GC)。

当old或permanent代内存满，执行full GC(major GC)，所有代都被GC。一般先执行young GC，再执行old,　permanent GC。

有时old代太满，以至于如果young GC先运行，则无法存储提升的对象。这时，Young GC不运行，old GC算法在整个堆上运行(CMS collector是个例外，该collector不能运行在young 代上)。