Java :初识Java内存管理

0, 说明

       最近在看与Java相关的代码时，遇到了一些Java内存管理的问题。想起以前学习Java时，只是简单的学习了面向对象的语法，对于Java的内存管理只是简单的了解一下，此次查了一些资料，对Java的内存管理进行了学习，这篇博文主要是记录学习笔记。若后面有进一步学习JVM，则会继续更新。
       如果文章中存在错误，或者描述不当，请大佬不吝赐教。 (^ - ^ )

1, Java的内存形式

       Java中的内存有多种存在的形式，不同形式的内存有不同的功能。其中包括了Method Area, Java Stack Memory, Java Heap Memory, PC Registers, Native Stack Memory(即C Stack), 下面简单地对这些名词进行说明，更具体的说明可以参见[1][3][4]。

       1, Method Area : 这一块内存区域主要用于存放编译后的代码，以及常量池，类的名字，方法等，所有的JVM Thread都共享这一块区域。

       2, Java Stack Memory : Java程序执行时所使用的内存区域，每一个JVM Thread都有自己的Stack Memory。 其访问方式是FIFO，并且访问速度快于Java Heap Memory。

		在调用一个方法时，首先会将参数等压入Stack Memory, 在方法执行过程中，内部的临时变量会随着时间不断地压入栈，弹出栈。
	最后在方法结束时，会将返回值存放在栈中，以便其他程序能够获取返回值。

       3, Java Heap Memory : 这一块区域主要是用于在程序运行的过程中，动态地为对象和类分配内存空间，这一块区域由JVM Thread共享，由于其存在竞争，故访问速度慢于Stack Memory. 并且heap memory需要GC进行回收。其主要分为以下空间:

	1), Eden Space : 这一块空间用于存放新分配的对象。
	2), Survivor Space : 在进行垃圾回收后，Eden Space中尚未回收的对象会被移动至这一块空间。
	3), Tenured Space : 经过若干次(次数和Java Virtual Machine的实现相关)垃圾回收后，若某些对象仍然存活，则会被启动到这一块空间。

       4, PC Registers : 每一个Java Thread都会有自己的PC Register, 用于记录当前Java Thread执行指令的地址。

       5, Native Stack : 由于JVM底层实现时会使用一些本地的方法，这些本地方法在执行时会将信息存放在Native Stack中。

2, Java Reference类型

       Java采用了Garbage Collector对内存空间进行管理，在对GC进一步介绍之前，先简单的介绍一下Java中各种Reference。

       Java中主要包含四种Reference, 分别为Strong Reference, Week Reference, Soft Reference, Phantom Reference。关于这四种Reference的说明，详细可以参见[4]。下图是对这四种Reference的一个简单的总结。

3， Java Garbage Collector类型

       Java中包含多种不同的GC, 垃圾回收线程的每一次启动是由Java虚拟机确定的，用户也可以执行System.gc()来启动垃圾回收线程，但是下面的假设是错误的[4] :

	代码执行到System.gc()时，一定会启动垃圾回收线程。

       执行System.gc()只能说明通知了Java启动一次垃圾回收，但是其启动的时间仍然由Java确定。

       Java中主要包含4中GC，分别是Serial Garbage Collector, Parallel Garbage Collector, G1 Garbage Collector, Concurrent Mask Sweep(CMS) GC。其中除了Serial GC以外，其他都是采用多线程方式来实现的。关于这些不同GC的说明，详细可以参见[4][6]。
       下图是对这四种Garbage Collector的一个简单的总结。

4，Java内存管理

       Java中使用GC管理内存，在程序执行的过程中，对于新创建的对象，其存放的内存空间为Heap Memory的Eden Space, 在一次垃圾回收的线程执行完毕后，没有被引用的对象将被回收掉，释放其所占据的内存空间。仍然被引用的对象会被移动到Survivor Space. 若某些对象在若干次垃圾回收后仍然存在，则对象被移动到Tenured Space。

5，总结

       本文简单的记录了Java的内存空间管理，并总结了不同形式的Object Reference和Garbage Collector。如果后面时间有时间的话，将会花费一些时间拜读一下JDK的垃圾回收机制的源代码。

6，引用

[1] https://www.baeldung.com/java-stack-heap
[2] https://www.baeldung.com/jvm-parameters
[3] https://www.baeldung.com/jvm-vs-jre-vs-jdk
[4] https://dzone.com/articles/java-memory-management
[5] https://stackoverflow.com/questions/3571203/what-are-runtime-getruntime-totalmemory-and-freememory
[6] https://www.baeldung.com/jvm-garbage-collectors