Java基础之jvm，堆的分类新生代、老生代和永久代详解

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机），是一种用于计算设备的规范，一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

引入Java语言虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。Java语言的可移植性正是建立在Java虚拟机的基础上。任何平台只要装有针对于该平台的Java虚拟机，字节码文件（.class）就可以在该平台上运行。这就是“一次编译，多次运行”。

每个Java程序都离不开Java虚拟机，Java程序的运行依靠具体的Java虚拟机实例

Java它没有寄存器，所以指令集是使用Java栈来存储中间数据，这样做的目的就是为了保持Java虚拟机的指令集尽量的紧凑，同时也便于JAVA虚拟机在那些只有很少通用寄存器的平台上实现

虚拟机的垃圾回收机制是完善的

JVM中的堆一般分为三部分，新生代、老年代和永久代。

1 新生代
主要是用来存放新生的对象。一般占据堆空间的1/3，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给老年代)。当Eden区内存不够的时候就会触发一次MinorGc，对新生代区进行一次垃圾回收。
- ServivorTo：保留了一次MinorGc过程中的幸存者。
- ServivorFrom: 上一次GC的幸存者，作为这一次GC的被扫描者。
  当JVM无法为新建对象分配内存空间的时候(Eden区满的时候)，JVM触发MinorGc。因此新生代空间占用越低，MinorGc越频繁。
  MinorGC采用复制算法。
2 老年代
老年代的对象比较稳定，所以MajorGC不会频繁执行。

触发MinorGC的条件：
1 在进行MajorGC之前，一般都先进行了一次MinorGC，使得有新生代的对象进入老年代，当老年代空间不足时就会触发MajorGC。
2 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，也会触发MajorGC进行垃圾回收腾出空间。

MajorGC采用标记—清除算法(或者标记—整理算法)
MajorGC的耗时比较长，因为要先整体扫描再回收，MajorGC会产生内存碎片。为了减少内存损耗，一般需要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。

永久代
指内存的永久保存区域，主要存放Class和Meta（元数据）的信息。
Class在被加载的时候元数据信息会放入永久区域，但是GC不会在主程序运行的时候清除永久代的信息。所以这也导致永久代的信息会随着类加载的增多而膨胀，最终导致OOM。

注意: 在Java8中，永久代已经被移除，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，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此默认情况下元空间的大小仅仅受本地内存的大小限制。类的元数据放入 native memory, 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就不再由MaxPermSize控制, 而由系统的实际可用空间来控制。

MajorGC和FullGC的区别(这里参考1建议不要纠结这两个概念的区别，而是应该专注于解决问题)
- Full GC 是清理整个堆空间—包括年轻代和老年代。
- Major GC 是清理老年代。
MinorGC 触发机制

1 Eden区满的时候，JVM会触发MinorGC。

MajorGC 触发机制

1 在进行MajorGC之前，一般都先进行了一次MinorGC，使得有新生代的对象进入老年代，当老年代空间不足时就会触发MajorGC。
2 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(如大数组)，也会触发MajorGC进行垃圾回收腾出空间。

Full GC触发机制：

1 调用System.gc时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行
2 老年代空间不足
3 方法区空间不足
4 通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存
5 由Eden区、survivor space1（From Space）区向survivor space2（To Space）区复制时，
4 当永久代满时也会引发Full GC，会导致Class、Method元信息的卸载。

虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄（Age）计数器。如果对象在 Eden 出生并经过第一次 Minor GC 后仍然存活，并且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为 1。对象在 Survivor 区中每熬过一次 Minor GC，年龄就增加 1 岁，　　当它的年龄增加到一定程度（默认为 15 岁）时，就会被晋升到老年代中。对象晋升老年代的年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold (阈值)来设置。

参考：
1 原文: Minor GC vs Major GC vs Full GC
2 Java中的新生代、老年代、永久代和各种GC

作者：Aaron_Swartz
链接：https://www.jianshu.com/p/d3a0b4e36c28
来源：简书
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