文章目录

  • 1：jvm运行时数据区(Run-Time Data Areas)
  • 2：Jvm内存模型
    • 1：jvm内存介绍
    • 2：对象创建过程
    • 3：常见问题
  • 3：Garbage Collect(垃圾回收)-确定一个对象是垃圾
    • 1：引用计数法
    • 2：可达性分析
  • 4:Garbage Collect(垃圾回收)-垃圾回收算法
    • 1：标记清除算法（ Mark-Sweep ）
    • 2：复制算法（copying）
    • 3：标记整理算法(Mark-Compact)
    • 4： 分代收集算法
      • 1：新生代与复制算法
      • 2:老年代与标记清除或标记整理

1：jvm运行时数据区(Run-Time Data Areas)

1：Method Area(方法区)：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据
2：Heap(堆)：Java对象实例以及数组都在堆上分配。
3：Java Virtual Machine Stacks(虚拟机栈)：虚拟机栈是一个线程执行的区域，保存着一个线程中方法的调用状态。换句话说，一个Java线程的运行状态，由一个虚拟机栈来保存，所以虚拟机栈肯定是线程私有的，独有的，随着线程的创建而创
建。
4：The pc Register(程序计数器)：如果线程正在执行Java方法，则计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，则这个计数器为空。
5：Native Method Stacks(本地方法栈)：如果当前线程执行的方法是Native类型的，这些方法就会在本地方法栈中执行。

2：Jvm内存模型

1：jvm内存介绍

JVM运行时数据区是一种规范，而JVM内存模式是对该规范的实现

一块是非堆区，一块是堆区
堆区分为两大块，一个是Old区，一个是Young区
Young区分为两大块，一个是Survivor区（S0+S1），一块是Eden区
S0和S1一样大，也可以叫From和To

  • 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。新生代又分为 Eden 区、ServivorFrom、ServivorTo 三个区。

    • Eden 区
      Java新对象的出生地（如果新创建的对象占用内存很大，则直接分配到老
      年代）。当Eden区内存不够的时候就会触发MinorGC，对新生代区进行
      一次垃圾回收。
    • ServivorFrom
      上一次 GC 的幸存者，作为这一次 GC 的被扫描者。
    • ServivorTo
      保留了一次 MinorGC 过程中的幸存者。
    • MinorGC 的过程（复制->清空->互换）

MinorGC 采用复制算法。
1 ： eden 、 servicorFrom 复制到 ServicorTo，年龄+1
首先，把 Eden和 ServivorFrom区域中存活的对象复制到 ServicorTo区域（如果有对象的年
龄以及达到了老年的标准，则赋值到老年代区），同时把这些对象的年龄+1（如果 ServicorTo 不
够位置了就放到老年区）；
2 ： 清空 eden 、 servicorFrom
然后，清空 Eden 和 ServicorFrom 中的对象；
3 ： ServicorTo 和 ServicorFrom 互换
最后，ServicorTo 和 ServicorFrom 互换，原 ServicorTo 成为下一次 GC 时的 ServicorFrom
区。

  • 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 前一般都先进行
    了一次 MinorGC，使得有新生代的对象晋身入老年代，导致空间不够用时才触发。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 采用标记清除算法：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 的耗时比较长，因为要扫描再回收。MajorGC 会产生内存碎片，为了减
少内存损耗，我们一般需要进行合并或者标记出来方便下次直接分配。当老年代也满了装不下的
时候，就会抛出 OOM（Out of Memory）异常。

2：对象创建过程

一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区，一些特殊的大的对象会直接分配到Old区。

我是一个普通的Java对象,我出生在Eden区,在Eden区我还看到和我长的很像的小兄弟,我们在Eden区中玩了
挺长时间。有一天Eden区中的人实在是太多了,我就被迫去了Survivor区的“From”区,自从去了Survivor
区,我就开始漂了,有时候在Survivor的“From”区,有时候在Survivor的“To”区,居无定所。直到我18岁的
时候,爸爸说我成人了,该去社会上闯闯了。于是我就去了年老代那边,年老代里,人很多,并且年龄都挺大的

3：常见问题

  • 如何理解Minor/Major/Full GC
Minor GC:新生代 GC
Major GC:老年代 GC
Full GC:新生代GC+老年代GC
  • 为什么需要Survivor区?只有Eden不行吗？
如果没有Survivor,Eden区每进行一次Minor GC,存活的对象就会被送到老年代。
这样一来，老年代很快被填满,触发Major GC(因为Major GC一般伴随着Minor GC,也可以看做触发了Full GC)。
老年代的内存空间远大于新生代,进行一次Full GC消耗的时间比Minor GC长得多。
执行时间长有什么坏处?频发的Full GC消耗的时间很长,会影响大型程序的执行和响应速度。可能你会说，那就对老年代的空间进行增加或者较少咯。
假如增加老年代空间，更多存活对象才能填满老年代。虽然降低Full GC频率，但是随着老年代空间加大,一旦发生Full GC,执行所需要的时间更长。
假如减少老年代空间，虽然Full GC所需时间减少，但是老年代很快被存活对象填满,Full GC频率增加。所以Survivor的存在意义,就是减少被送到老年代的对象,进而减少Full GC的发生,Survivor的预筛选保证,只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象,才会被送到老年代。
  • 为什么需要两个Survivor区？
最大的好处就是解决了碎片化。也就是说为什么一个Survivor区不行?第一部分中,我们知道了必须设置Survivor区。假设现在只有一个Survivor区,我们来模拟一下流程:
刚刚新建的对象在Eden中,一旦Eden满了,触发一次Minor GC,Eden中的存活对象就会被移动到Survivor区。这样继续循环下去,下一次Eden满了的时候,问题来了,此时进行Minor GC,Eden和Survivor各有一些存活对象,如果此时把Eden区的存活对象硬放到Survivor区,很明显这两部分对象所占有的内存是不连续的,也就导致了内存碎片化。
永远有一个Survivor space是空的,另一个非空的Survivor space无碎片。
  • 新生代中Eden:S1:S2为什么是8:1:1？
新生代中的可用内存：复制算法用来担保的内存为9:1
可用内存中Eden：S1区为8:1
即新生代中Eden:S1:S2 = 8:1:1
现代的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代，IBM公司的专门研究表明，新生代中的对象大概98%是“朝生夕死”的
  • 堆内存中都是线程共享的区域吗？
JVM默认为每个线程在Eden上开辟一个buffer区域，用来加速对象的分配，称之为TLAB，全称:Thread Local Allocation Buffer。
对象优先会在TLAB上分配，但是TLAB空间通常会比较小，如果对象比较大，那么还是在共享区域分配。

3：Garbage Collect(垃圾回收)-确定一个对象是垃圾

1：引用计数法

对于某个对象而言，只要应用程序中持有该对象的引用，就说明该对象不是垃圾，如果一个对象没有任
何指针对其
引用，它就是垃圾。
弊端 :如果AB相互持有引用，导致永远不能被回收

2：可达性分析

为了解决引用计数法的循环引用问题，Java 使用了可达性分析的方法。通过一系列的“GC roots”
对象作为起点搜索。如果在“GC roots”和一个对象之间没有可达路径，则称该对象是不可达的。

4:Garbage Collect(垃圾回收)-垃圾回收算法

1：标记清除算法（ Mark-Sweep ）

最基础的垃圾回收算法，分为两个阶段，标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清
除阶段回收被标记的对象所占用的空间。如图

从图中我们就可以发现，该算法最大的问题是内存碎片化严重，后续可能发生大对象不能找到可
利用空间的问题。

2：复制算法（copying）

为了解决 Mark-Sweep 算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小
的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用
的内存清掉，如图：

这种算法虽然实现简单，内存效率高，不易产生碎片，但是最大的问题是可用内存被压缩到了原
本的一半。且存活对象增多的话，Copying 算法的效率会大大降低。

3：标记整理算法(Mark-Compact)

结合了以上两个算法，为了避免缺陷而提出。标记阶段和 Mark-Sweep 算法相同，标记后不是清
理对象，而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。如图：

4： 分代收集算法

分代收集法是目前大部分 JVM 所采用的方法，其核心思想是根据对象存活的不同生命周期将内存
划分为不同的域，一般情况下将 GC 堆划分为老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young
Generation)。老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收，新生代的特点是每次垃
圾回收时都有大量垃圾需要被回收，因此可以根据不同区域选择不同的算法。

1：新生代与复制算法

MinorGC 采用复制算法。

1 ： eden 、 servicorFrom 复制到 ServicorTo，年龄+1
首先，把 Eden和 ServivorFrom区域中存活的对象复制到 ServicorTo区域（如果有对象的年
龄以及达到了老年的标准，则赋值到老年代区），同时把这些对象的年龄+1（如果 ServicorTo 不
够位置了就放到老年区）；
2 ： 清空 eden 、 servicorFrom
然后，清空 Eden 和 ServicorFrom 中的对象；
3 ： ServicorTo 和 ServicorFrom 互换
最后，ServicorTo 和 ServicorFrom 互换，原 ServicorTo 成为下一次 GC 时的 ServicorFrom
区。

2:老年代与标记清除或标记整理

而老年代因为每次只回收少量对象，因而采用 Mark-Compact 算法。
MajorGC 采用标记清除算法：

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 的耗时比较长，因为要扫描再回收。MajorGC 会产生内存碎片，为了减
少内存损耗，我们一般需要进行合并或者标记出来方便下次直接分配。当老年代也满了装不下的
时候，就会抛出 OOM（Out of Memory）异常。

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