JVM内存结构和垃圾回收算法

jvm的内存结构：按照线程划分可分为两部分，一是线程独占的，二是线程共享的。线程共享的有方法区和堆，线程独占的有程序计数器，本地方法栈，虚拟机栈。方法区是一个模型规范，具体实现的话，是元空间和永久代，永久代是1.7的，1.8之后就被移除了，变成元空间了，元空间是分布在计算机内存的，脱离了java虚拟机内存，单独存在。

堆

堆内为老年代和新生代，新生代是用来存放新生的对象，一般占据堆的1/3空间，由于频繁的创建对象，所以新生代会频繁触发MinorGC进行垃圾回收；新生代又划分为三个区域，分别是Eden（8/10），ServiceFrom（1/10），ServiceTo（1/10）；

Eden区：java新对象的出生地，(如果新创建的对象内存过大，则会直接分配到老年代），当Eden区内存不够时，就会触发MinorGC，对新生代区进行一次垃圾回收。

ServiceFrom：上一次GC的幸存者，作为下一次GC的被扫描者。

ServiceTo：保留了一次GC的幸存者。

MinorGC采用复制算法

1：eden，serviceFrom的对象复制到serviceTo（如果有对象的年龄够达到老年的标准，则放入老年代），并将年龄+1（如果serviceTo不够位置，则放入老年代）

2：清空eden，serviceFrom中的对象

3：serviceTo和serviceFrom互换，原serviceTo成为下一次GC时的ServiceFrom区。

老年代：

老年代主要存放应用程序中生命周期长的内存对象，老年代的对象比较稳定，所以MajorGC不会频繁执行，在进行MajorGC时一般要先进行MinorGC。当无法找到足够大的连续空间分配给新创建的较大对象时也会提前触发一次MajorGC进行垃圾回收腾出空间。

MajorGC采用标记清除法

首先扫描一次所有老年代，标记出存活的对象，然后回收没有标记的对象。MajorGC耗时比较长，因为要先扫描再回收。MajorGC会产生内存碎片，为了减少内存损耗，我们一般要进行合并或者标记出来使下次直接分配。当老年代也满了，装不下的时候，就会抛出 OOM（out of Menory）异常。

永久代：

指内存的永久保存区域，主要存放Class和Meta（元数据）区域，Class在被加载的时候被放入永久区域，它和存放实例的区域不同，GC不会在主程序运行期对永久区域进行清理。所以这也导致了永久代的区域会随着加载的Class的增多而膨胀，最终抛出OOM异常。

Java8与元数据：

在java8中，永久代已被移除，被一个称为元数据区（元空间）的区域所取代。元空间的本质和永久代类似，元空间与永久代之间最大的区别在于，元空间并不存在虚拟机中，而是使用本地内存。因此在默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。类的元数据放入nativememory，字符串池和类的静态变量放入java堆中，这样可以加载多少类的元数据不再由MaxPermSize控制，而由系统的实际可用空间来控制。

另外的几种垃圾回收算法

标记压缩法（老年代）：标记压缩法在标记清除法上做了优化，把存活的对象压缩到一端，然后再进行GC

引用计数法：在Java中，引用和对象是有关联的，如果要操作对象则必须有引用进行。因此，很显然一个简单的方法是通过引用计数器来判断一个对象是否可以回收。简单说，即一个对象如果没有任何一个引用与之关联，即他们的引用计数都不为0，则说明对象不大可能再被用到，那么这个对象就可以回收。但主流的java虚拟机里都没有选用引用计数器算法来管理内存，最主要的原因是它很难解决对象直接相互循环引用的问题。

分代算法：根据对象的特点把内存分为N块，而后根据每个内存的特点使用不同的算法。

分区算法：其主要就是将内存分为N个小的独立空间，每个小空间都可以独立使用，独立回收，这样细粒度的控制一次回收一些小空间，而不是对整个空间进行GC，从而提升了性能，并减少GC的停顿时间。