【十七】JVM内存分配、垃圾回收算法、垃圾回收器

本篇是对《深入理解Java虚拟机----JVM高级特性与最佳实践》周志明作的第二版对应内容的一个读书笔记。

先贴上JVM运行时数据区的图

其中：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这3个区域，都是随线程而生，随线程而死。不需要过多的考虑垃圾回收的问题。

垃圾回收需要考虑的是：1.方法区 2.堆

一、内存分配与回收

1.1 方法区

属于永久代 perm generation

主要回收2个部分

1.1.1 废弃常量

没有引用的常量

1.1.2 无用类

无用类必须同时满足3个条件

1.该类所有的实例都已经被回收

2.加载该类的ClassLoader已经被回收

3.该类对应的java.lang.Class对象没有在任务地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法

1.2 堆

堆空间分为新生代和老年代

1.2.1 新生代 Young generation

新生代中又分为：1个Eden区和2个Surivor区

Young generation = Eden(80%)+Survivor(10%)+Survivor(10%)

内存占比是8:1:1

比如设置参数 -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:SurvivorRatio=8

表示堆空间最大20M，最小20M，其中新生代10M(那么老年代就是20-10=10M)，新生代中Eden区与一个Survivor区比例为8：1

新生代可总共可用空间=Eden区+1个Survivor区。另一个Survivor区是保留区域。

新生代在垃圾回收算法：复制算法。

垃圾回收的时候把Eden区和一个可用的Survivor区中存活的对象复制到另一个保留的Survivor区中，然后清理到Eden区和一个可用的Survivor区所有内容。

新生代内存分配：

1.对象优先在Eden分配。当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。

新生代的垃圾回收Minor GC:

 1.Minor GC就是新生代的垃圾回收，它会把Eden和使用的那一个Survivor区的存活的对象都复制到保留的Survivor区中，然后清除到Eden和使用的那一个Survivor区。

如果保留的Survivor区装不下，则通过分配担保机制将其提前转移到老年代。

1.2.2 老年代  Tenured generation

老年代内存分配：

1.大对象直接进入老年代。比如很长的字符串以及数组。

在使用Serial或者ParNew垃圾回收器的情况下，可以设置参数-XX:PretenureSizeThreshold的值指定大于该值的对象直接在老年代分配。

2.长期存活的对象将进入老年代。

长期存活判断标准1：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，并且对象年龄设为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（默认是15岁），将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设置。

长期存活判断标准2：如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无需等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄。

老年代的垃圾回收：

1.Major GC

2.Full GC

老年代的垃圾回收算法：

标记----清理或者标记----整理，由使用的垃圾回收器决定。 

二、垃圾回收算法

2.1标记----清理算法 Mark-Sweep

首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后同一回收所有被标记的对象。这是最基础的收集算法。

缺点：效率低。标记清楚后会产生大量不连续的内存碎片。

2.2 复制算法 Copying

它将可用内存划分为大小相等的两块，每次使用其中一块，当这一块内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已经使用过的内存空间一次清理掉

2.3 标记----整理算法  Mark-Compact

标记过程仍然与标记----清除算法一样，后续是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

三、垃圾回收器

垃圾回收器就是对垃圾回收算法的实现。

有空再细讲

这里先列个表格总结一下就是了

名字	新生代/老年代	单/多线程	垃圾回收算法	Client/Server	Stop the world	特点
Serial	新生代	单	复制算法	Client下 默认使用	YES
ParNew	新生代	多	复制算法	Server下 首选	YES
Parallel Scavenge	新生代	多	复制算法		YES	吞吐量优先 可设置吞吐量大小、最大垃圾收集停顿时间 吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)
Serial Old (MSC)	老年代	单	标记----整理算法	Client 下 默认使用	YES
parallel Old	老年代	多	标记----整理算法			可以与Parallel Scavenge组合使用
CMS	老年代	/	标记----清除算法	Server 推荐	1.初始标记阶段：YES，单线程 2.并发标记阶段：NO，单线程 3.重新标记阶段：YES，多线程 4.并发清除阶段：NO，单线程	尽可能缩短垃圾收集时，用户线程的停顿时间
G1	新生代/老年代	/	整体：标记----整理算法 局部（两个Region之间）：复制算法	Server	1.初始标记阶段：YES，单线程 2.并发标记阶段：NO，单线程 3.最终标记阶段：YES，多线程 4.筛选回收阶段：YES，多线程	1.可预测的停顿。能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间片段内，消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒 2.将Java堆划分为多个大小相等的独立区域Region 3.保留分代收集的概念，但是新生代和老年代不再物理隔离，他们都是一部分Region（不需要连续）的集合