JVM内存分配与垃圾回收

其实已经有很多大牛在这方面做了很好的介绍，我在这篇文章里讲下我自己的一些理解，受限于我的认知水平，可能不一定正确，请自我甄别。

JVM的GC自动垃圾回收器是JAVA的一大特色，垃圾回收器要解决三大问题：where（去哪里回收垃圾）、what(对象是不是垃圾)、how（如何回收垃圾）。

问题一、WHERE

要了解垃圾回收必须了解JVM内存分配。

JVM像其他程序一样也是一个软件,用来处理class文件，就像文本阅读器处理文本。就像文本阅读器有很多种，处理class的也不止一种软件，只要符合JAVA虚拟机规范的都是JVM。例如：现在主流的是hotspot虚拟机，开源的有openJDK，IBM公司开发了自己J9。

JAVA虚拟机规范规定了JVM的运行时内存应该有这么几块：方法区、堆、JVM栈、本地方法栈、指令计数器（如图）

猜一猜 Object o = new Object() ;// Object类、 new Object()对象、o 分别在哪个区域？

上图是逻辑划分，所有的虚拟机都必须有这么几部分，但是具体这几部分放在那里就是各自虚拟机的自我实现方式问题。下面这个图中是变量及对象的位置及引用:

Object类在方法区,new Object()对象在堆内, o变量引用在java栈

说了这么多，到底哪里有垃圾呢？

栈上的内存随着方法执行完成之后的出栈操作就把内存释放了，这里不需要担心垃圾。

方法区上的类信息也有可能不再使用而变成垃圾，但这个一般较少。

堆上创建的对象使用之后好像没有人专门去释放它，这里是主要的垃圾产生区!

问题二、What（对象是不是垃圾?）

计算机怎么知道一个对象不在被用了，主要有两种方法：

1、引用计数器法。每个对象记录下自己被引用的次数，为零不就没有被引用了。（呵呵，如果两个对象互相引用呢，这时可就回收不了了，内存泄露。）于是我们还有第二种方法。

2、根搜索算法（可达性分析法）。GcRoot根节点对象（就是确定了一定是在使用状态的对象，比如静态属性对象、当前栈等）引用到的对象也是在被GcRoot使用，一定不会被回收，他们引用的子对象也在引用链中（GcRoot根可达）,除此之外的对象就都是垃圾。如下图object6、object7、object8三个对象因为不与GC Roots相连所以应该被回收。

问题三、How（如何回收垃圾）

回收的办法有很多，但是各种办法有各自的优缺点特性。为了JVM的空间利用、吞吐量、最大暂停时间等性能指标有不同种类的算法和策略。

算法有3种：

1、标记-清理算法。最简单的，先暂停线程运行，把所有的对象都遍历标记一遍，然后垃圾清理掉。这个就是标记-清除算法。如图：

这个缺点就是回收后的内存不连续，时间长了形成大量的“内存碎片”，如果有个大对象需要一块连续的大内存就可能分配不了。改进的算法是标记-整理算法。

2、标记-整理算法。一次遍历标记对象后，再一次遍历整个堆，将所有可达（存活）的对象都向一端移动（整理）。

这个好了内存连续了，但是也有缺点，多了一步移动对象的操作，效率低了。如果对象生命周期短还好（幸运的是一般情况下90%的对象生命周期都短），如果都是生命周期比较长的对象那么每次移来移去不是浪费时间吗。这两种应该是分别适用于生命周期长短的两种情况。还有一种清除效率更高的算法,复制算法.

3、复制算法：将可用内存按内容划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当第一块的内存用完了，就需要启动垃圾回收，将标记的可达对象复制到另外一个区块中，把已使用过的内存空间（第一个区块）一次清理掉。优点就是清理效率高，缺点就是浪费了一半内存，每次回收需要复制对象，适用于对象生命周期短存活率低的情况。

其实这三种算法有各自的优缺点和使用场景。为了提高效率，除了算法之外还有策略。

分代回收策略，根据统计90%以上的对象都是生命周期非常短的（如图，统计显示大部分的内存都是刚分配就被回收了，左侧突出部分），

根据这个特点就可以采取有针对性在单独的区域（新生代，老年代）里采取合适的算法进行回收：频繁回收的新生代区域和很少回收的老年代区域。其实还有个持久代，不过可以不考虑那个，那个基本不会回收。

虚拟机如何知道对象的生命周期长还是短呢？

jvm一开始也不知道，但是它会假设都是短的把它放到新生代区域，然后暗暗计算观察，每回收一次（新生代）就给对象的年龄加1，当对象经历多次回收（每次都年龄+1）都没有回收掉时它已经变成大年龄的对象了，可以预测后面也有较大可能不会被回收（一些应用基本的对象是伴随程序一直存在的），就可以把大年龄的对象移动到老年代区域去（老年代只在全局回收时才回收）。

如下图是一次局部次要回收（YGC：新生代回收），伊甸园（Eden，新生对象一般分配在这里，起这个名字大概因为外国圣经里最早的人是居住在伊甸园的）中的可达对象被复制到幸存区中（对象年龄+1），幸存区有两块交替使用。当幸存区的对象年龄达到年限时将被复制到老年代Old区。

http://47.98.203.123/?p=7

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