jvm内存模型&垃圾回收器

jvm内存模型

jvm内存模型话不多说直接上图：

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模型介绍：jvm内存模型大体分为 线程共享 和 线程独占，线程共享分为：堆和元区间（方法区），线程独占分为：本地方法栈，栈和查询寄存器
堆：存放的是new出来的所有对象
元区间：calss对象，常量池，静态属性
栈：本地方法，java暂时不支持栈上分配对象
本地方法栈：native修饰的方法
程序寄存器：各个线程执行的位置

栈的模型

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栈内部是有一个个栈帧组成，每个方法都是一个栈帧，一个栈帧是由局部变量表，操作数栈，动态链接，返回地址组成。
局部变量表:存放方法参数和方法内部的局部变量
操作数栈:对字节码指令运算是在操作数栈中执行，入栈出栈操作
动态链接: 指的是在每次执行方法或者指令，通过常量池中的符号引用转成直接引用找到对应的栈帧，这就是动态链接
返回地址: 方法完成返回出口，正常返回和异常返回出口两种，返回地址中会携带寄存器的位置等等

垃圾回收器

GC性能指标主要看吞吐量，暂停时间，内存占用这三个方面着重考虑，内存占用高并不是致命的，可以扩张内存来解决，最终需要解决的是吞吐量和暂停时间
吞吐量：用户执行时间 / (用户执行时间+GC回收垃圾STW的时间）占比，要想提高吞吐量只能降低gc执行时间。
暂停时间：gc执行回收垃圾的时间，这段时间意味着没用应用线程进行执行
吞吐量和暂停时间是相互矛盾的，gc时间降低来提高吞吐量那必定gc次数变多，如果gc时间边长必定影响吞吐量，影响用户体验。选择gc器要根据场景的需要来选型一下介绍常见的8种垃圾回收器。如图：

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先介绍这八种垃圾回收器
Serial

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Serial是单线程串行垃圾回收器，复制算法，适用于单核cpu一些桌面应用程序

ParNew

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ParNew是多线程垃圾回收器，用于年轻代的回收器，垃圾回收使用复制算法，这种回收器适用于多核cpu，对于单核cpu ParNew执行效率未必比Serial执行效率高，单核cpu切换上下文是一种额外的开销

Parallel Scavenge

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Parallel Scavenge和ParNew回收器功能一样，区别在于Parallel Scavenge可以设置gc执行最大时间，配置吞吐量

SerialOld

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SerialOld和Serial回收器一样，SerialOld是在老年代中使用

ParallelOld

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ParallelOld和Parallel Scavenge一样配置吞吐量，ParallelOld是在老年代中使用

CMS

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CMS垃圾回收有四个步骤 "初始标记，并发标记，重新标记，并发清除"，在STW过程是初始标记和重新标记阶段。
初始标记：根据GCROOT算法标记老年代直达对象。由于直连速度快
并发标记：从GCROOTS直接关联的对象进行遍历查找可达的对象，还有记忆集合中可达的对象这个过程比较耗时，所以避免暂停时间，和用户线程并发执行。
重新标记：在执行并发标记期间用户线程产生的可达对象进行一个重新标记，老年代，新生代也会扫描double check
并发清除：标记阶段死亡的对象，进行清理释放内存。由于存活的对象不需要移动，可以和用户线程并发执行。
使用标记清除算发有个弊端，内存碎片化，导致后续的内存使用率降低（应需要进行内存整理压缩）

G1

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G1收集器也是基于分代模式收集器，将内存进行分区（Region）分成均匀2048块每块大小1-32M只能是2的次方，G1弱化了分代的概念，和传统分代不同在于每个同色Region在内存上并不一定是连续的，分布在各个角落，对于回收机制，G1会分析计算回收价值最大的Region进行回收，多个Regin区垃圾回收会重新分配到新的region区中，对于大对象一个region区放不下情况，会寻找内存连续的区域进行合并用于存放这种大对象，G1引入了Remember set集合记录这些Regina区之间相互引用的对象集合，在搜索可达性对象提高效率。
G1回收过程
G1回收过程和CMS回收过程相似
初始标记：gcroots标记直达的对象（STW 耗时短）
并发标记：这个过程会耗时比较长，但是可以和用户线程并发执行，从gcroots根节点对heap中对象进行可达性分析，标记存活的对象。
最终标记：重新标记是修正并发标记线程和用户线程并发执行变动的对象，标记存活对象修改，包括Rememberset中的数据修正（STW）
筛选回收:G1会对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户期望的执行时间来定制回收方案，尽可能暂停时间短回收这部分垃圾，和用户线程并行操作