垃圾回收 II

一、方法区（jdk1.7）/元空间（jdk1.8）
- 1、永久代和元空间的关系：
- 2、方法区/元空间的垃圾回收内容
- 3、方法区/元空间垃圾回收的方式
二、堆
- 1、GC堆的划分
- 2、堆区GC回收过程
- - 1）Minor GC(新生代GC)：
  - 2）Major GC(老年代GC)：
- 3、STW (Stop The World)

我们在上一篇博客中已经对JVM运行时内存的各个区域分析了他们是否需要垃圾回收。JVM之垃圾回收 I .

栈区/PC区： 它两是线程私有内存，和线程是强相关的，线程创建划分内存，线程结束释放，他是有严格的内存划分的，不需要垃圾回收。
常量池＋方法区： 由于Java大量框架的使用(反射、动态代理等)，而反射代码会造成方法区中的类急速膨胀，经常调用反射会造成方法区中的类特别多，因此方法区的回收会变得更严格。因此方法区也是垃圾回收考虑的一部分。
堆区： 堆是对象的主要区域，创建的对象大多数在堆上，所以堆是GC考虑的重点。

综上所述，堆区和方法区是垃圾回收的主要区域，现在我们来具体看看。

一、方法区（jdk1.7）/元空间（jdk1.8）

首先，我们要知道JDK1.7的方法区在JDK1.8更名叫做元数据区；只是内存划分不同了。

JDK1.7的方法区在jdk1.8被叫做元数据区，并且元空间已经被移至本地内存中， 见下图所示：

在垃圾回收角度：

JDK1.7的方法区在GC中一般称为永久代（Permanent Generation）。
JDK1.8的元空间存在于本地内存，GC也是即对元空间垃圾回收。

1、永久代和元空间的关系：

首先，我们先要知道永久代只是HotSpot虚拟机在1.7版本的方法区的一个实现方式！永久代是一种实现方式！不等同于方法区！！

我们理清几个概念：

1）HotSpot虚拟机：

HotSpot虚拟机是Java虚拟机的一种！

2）永久代：

永久代只存在于HotSpot虚拟机，并且只存在于jdk7和之前的版本中，并不是所有的jvm中都有永久代，IBM的j9，oracle的JRocket都没有永久代。
HotSpot虚拟机在jdk8中已经彻底移除了永久代，jdk8中引入了一个新的内存区域叫元空间（metaspace）。
- JDK1.7的方法区在GC中一般称为永久代（Permanent Generation）。
- JDK1.8的元数据区在GC中一般称为元空间（metaspace）。
永久代是实现层面的东西。类似于1.8的metaspace。

3）方法区：

方法区是规范层面的东西，规定了这一个区域要存放哪些东西
方法区是jvm规范里面的运行时内存区域的一个组成部分，其他jvm运行时内存区域还包括：栈区、pc区、堆区等
方法区在JDK1.8被叫做元数据区，并且被移到本地内存中。
方法区/元空间里边还包括运行时常量池和类常量池，所以它存储的内容主要有：字面量、符号引用、class等。

重点！！！综上：

JDK1.7的永久代和JDK1.8的metaspace都是实现层面的东西。
HotSpot虚拟机在1.7版本的方法区是通过永久代来实现的，而HotSpot虚拟机1.8版本的元数据区是metaspace来实现的。

2、方法区/元空间的垃圾回收内容

方法区中包括运行时常量池区和类常量池区，所以方法区或元空间的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类（主要是针对于类相关的变量/方法，也就是static修饰的）。此区域进行垃圾收集的“性价比”一般比较低。

但是Java大量框架的使用(反射、动态代理等)，而反射代码会造成方法区中的类急速膨胀，经常调用反射会造成方法区中的类特别多，因此方法区的回收会变得更严格。

3、方法区/元空间垃圾回收的方式

此处我们以jdk1.8的元空间为例
HotSpot虚拟机提供了一些参数可以设置垃圾回收：

“-XX：MaxMetaspaceSize” （JDK8）：指定类元数据区的最大内存大小；
“-XX：MetaspaceSize” （JDK8）：指定类元数据区的内存阈值------超过将触发垃圾回收；

二、堆

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做“GC堆”（Garbage CollectedHeap）。

1、GC堆的划分

从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为：新生代（Young Generation）、老年代（Old Generation）

1) 新生代（Young Generation）：又可以分为Eden空间、Survivor区（From Survivor空间(S0)、To Survivor空间(S1) ）。

新生代的垃圾回收又称为Young GC（YGC）、Minor GC。
指发生在新生代的垃圾收集动作，因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
Eden区，对象生成的区域，即：对象一开始诞生都是在伊甸区的

2) 老年代（Old Generation、Tenured Generation）

老年代垃圾回收又称为Major GC。
指发生在老年代的GC，出现了Major GC，经常会伴随至少一次的MinorGC（但非绝对的，在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程）。
Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。

Full GC：一般指影响比较大的、暂停用户线程时间比较久的GC。
有可能是老年代GC，也有可能是老年代和新生代一起的GC（整个全堆GC）,也有可能是针对全堆和方法区整个区域的全部GC，都有可能的。但是至少一般包括老年代GC。

在不同的语义条件下，Full GC还可能指有用户线程暂停（Stop-The-World）的垃圾回收（如GC日志中）。Full GC一般根据语义来定垃圾回收的内存区域，—般都存在老年代GC。

2、堆区GC回收过程

前置知识：

对象的年龄计算：经过一次GC，对象年龄+1
对象一开始创建都是在新生代的Eden区

1）Minor GC(新生代GC)：

Minor GC发生条件：当创建对象时，如果新生代的Eden区空间不足，就会触发Minor GC(新生代GC)。

Minor GC过程： 发生Minor GC时，是使用复制算法将Eden区和Survivor区存活对象复制到另一个Survivor区.

Minor GC步骤:

(1）复制存活对象(Eden区和一块Suvivor区的存活对象)到另一块Suvivor区——>存活对象年龄+1
(2）清空Eden区和前一块Survivor区
(3）给需要创建的对象分配内存（在Eden区）

异常情况：如果留空的S区空间不足存放GC后存活对象时，所有存活对象，通过分配担保机制，进入老年代

2）Major GC(老年代GC)：

对象进入老年代的条件：

(1)大对象直接进入
(2)长期存活的对象进入老年代——对象年纪>阈值
(3)Minor GC时，留空S区空间不足存放GC后的存活对象，所有存活对象，进入老年代。

Major GC(老年代GC)发生的条件：

当对象进入老年代空间不足的情况，就会触发Major GC。

3、STW (Stop The World)

1）认识STW

Stop-The-World:
垃圾回收工作是在垃圾回收线程中执行的，在很多情况下，执行垃圾回收工作，或是执行垃圾回收其中某一步骤时，需要暂停用户线程，也就是Stop-The-World（STW）。

STW是JVM在后台自动发起和自动完成的。在用户不可见的情况下，把用户正常的工作线程全部停掉。
STW和哪款GC无关，所有的GC都有这个事件。
被STW中断的应用程序线程会在完成GC之后恢复，频繁的STW会让用户感觉像是看电视卡顿一样，所以我们要减少STW的发生
但是所有的垃圾回收器都不能不能完全避免Stop一the一world情况发生，只有垃圾回收器越来越优秀，回收效率越来越高，才尽可能地缩短了暂停时间。

2）需要暂停的原因： 用户线程和GC线程并发、并行的执行，标记可回收的对象，在用户线程并发执行时，可能重新有引用指向该对象（已经被标记的对象）。

因此，只有当用户线程暂停，才不会有新的引用指向已经被标记的对象。

3）STW对GC的影响：
用户暂停会对GC有一定的影响，我们来看看对哪些GC产生影响：

新生代GC： 都会发生STW——影响: 因为MinorGC时间非常快，几乎忽略不计，影响很小
老年代GC︰ 根据阶段来看是否会STW——影响: 非常大。(老年代空间大，需要回收的对象多，耗时也多)
FullGC： 一般指影响比较大的、暂停用户线程时间比较久的GC; 影响很大(STW)，所以一般都包含Major GC。可能出现Minor Gc

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