JVM虚拟机内存管理机制

Java虚拟机运行时管理的数据区域被称为“运行时数据区域”。该区域可以分为线程共享区域，包括
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[*]方法区（Method Area）：所有线程共享的内存区域，用于存放已被JVM加载的类信息、常量、静态变量、及时编译器编译后的代码等数据。运行时常量池（Runtime Constant Pool）用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。
[*]堆（Heap）：所有线程共享的内存区域，用于存放对象实例。
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和线程私有区域，包括
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[*]虚拟机栈 （VM Stack）：每个方法被调用时会创建栈帧（Stack Frame），用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。调用时入栈，结束时出栈。局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型，局部变量表所需的内存在编译期间完成分配。
[*]本地方法栈（Native Method Stack）：存储调用Native方法所需的各类信息。
[*]程序计数器（Program Counter Register）：当前线程所执行的字节码的行号指示器
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[b][color=brown][size=medium]GC对如何划分内存空间？[/size][/color][/b]
GC的管理的主要区域是堆。现在GC基本采用分代收集算法，将堆细分为新生代（new generation）和老年代（tenured generation）。新生代又可以细分为Eden空间、From Survivor空间和To Survivor空间。堆还可以划分线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer）。

[b][color=brown][size=medium]GC时如何判断对象无引用？[/size][/color][/b]
可以采用引用计数算法，但存在循环引用问题。目前主要的实现都采用根搜索算法（GC Roots Tracing）。通过查找对象实例到根是否存在可达路径，判断对象是否可GC。
GC Roots的对象包括：
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[*]虚拟机栈（栈帧中局部变量表）中引用的对象
[*]方法区中类静态属性引用的对象
[*]方法区中的常量引用的对象
[*]本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象
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[b][color=brown][size=medium]GC如何回收方法区？[/size][/color][/b]
GC在方法区上的主要目标是针对常量池的回收和对类型的卸载。GC回收方法区包括两部分内容：废弃常量和无用的类。
废弃常量可以通过系统中是否存在该常量的引用进行判断。
一个类被判断为无用，必须同时满足以下三个条件：
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[*]该类所有的实例都已经被回收，堆中不存在该类的任何实例
[*]加载该类的ClassLoader已经被回收
[*]该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类
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[b][color=brown][size=medium]GC算法[/size][/color][/b]
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[*]标记-清除算法（Makr-Sweep）：第一阶段，标记出所有需要回收的对象；第二阶段，统一清除所有被标记的对象。缺点：效率不高、会产生大量不连续的内存碎片。
[*]复制算法（Copying）：将内存划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中一块Survivor空间。GC时将Eden和Survivor中存活的对象一次性复制到另一块目标Survivor空间上，然后清理Eden和之前用过的Survivor空间。Eden和Survivor默认比例是8:1，如果目标Survivor空间不够，可以依赖老年代内存进行分配担保（Handle Promotion）。缺点：空间浪费；如果存活率高，复制效率不高。
[*]标记整理算法（Mark-Compact）：首先标记无用对象，然后将所有存活对象向一端移动，然后清理掉边界以外的内存。
[*]分代收集算法（Generational Collection）：将堆分为新生代（对象存活率低）和老年代（对象存活率高），新生代采用复制GC，老年代采用标记-清理或者标记-整理算法。
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[b][color=brown][size=medium]GC实现[/size][/color][/b]
新生代垃圾收集器
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[*]Serial：单线程收集器（复制算法）
[*]ParNew：Serial的多线程版本（复制算法）
[*]Parallel Scavenge：和ParNew类似，但可以控制CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值（复制算法）
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老年代垃圾收集器
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[*]CMS（Concurent Mark Sweep）：以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。在互联网站或B/S系统的服务端上比较实用。GC分为四个步骤：初始标记（initial Mark）、并发标记（concurrent mark）、重新标记（remark）和并发清除（concurrent sweep）。缺点：对CPU资源敏感、浮动垃圾（并发清除过程中产生的垃圾）、内存碎片（需要额外碎片整理）。（标记-清除算法）
[*]Serial Old：单线程收集器（标记-整理算法）
[*]Parallel Old：Parallel Scavenge的老年代版本，在注重吞吐量及CPU资源敏感的场合，优先考虑Parallel Scavenge + Parallel Old。（标记-整理算法）
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新生代-老年代收集器：
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[*]G1（Garbage First)：标记-整理，无内存碎片；精确控制停顿；将堆（新生代和老年队）分为多个大小固定的分区，跟踪区域的垃圾堆积程度，根据允许的停顿时间，优先回收垃圾最多的区域。
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[b][color=brown][size=medium]内存分配策略[/size][/color][/b]
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[*]对象优先在Eden分配
[*]大对象直接进入老年代
[*]长期存活的对象将进入老年代
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[b][color=brown][size=medium]Minor GC和Full GC[/size][/color][/b]
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[*]新生代GC（Minor GC）：发生在新生代的GC，非常频繁，速度很快
[*]老年代GC（Full GC）：发生在老年代的GC，比Minor GC慢10倍以上。
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——总结自《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》第2章、第3章