Java開發有個很基礎的問題，雖然我們平時接觸的不多，但是了解它卻成為Java開發的必備基礎——這就是JVM。在C++中我們需要手動申請內存然后釋放內存，否則就會出現對象已經不再使用內存卻仍被占用的情況。在Java中JVM內置了垃圾回收的機制，幫助開發者承擔對象的創建和釋放的工作，極大的減輕了開發的負擔。那是不是我們就不需要了解JVM了，顯然在做一些優化或者深入研究應用性能的時候，JVM還是起了很關鍵的作用的。因此本篇就總結性的描述下JVM的內存模型與垃圾回收相關的知識。

本文的主要內容如下：

• 內存模型
• 垃圾回收
• 參考文章

內存模型

各部分的功能

這幾個存儲區最主要的就是棧區和堆區，那么什么是棧什么是堆呢？說的簡單點，棧里面存放的是基本的數據類型和引用，而堆里面則是存放各種對象實例的。

堆與棧分開設計是為什么呢？

• 棧存儲了處理邏輯、堆存儲了具體的數據，這樣隔離設計更為清晰
• 堆與棧分離，使得堆可以被多個棧共享。
• 棧保存了上下文的信息，因此只能向上增長；而堆是動態分配

棧的大小可以通過-XSs設置，如果不足的話，會引起java.lang.StackOverflowError的異常

棧區

線程私有，生命周期與線程相同。每個方法執行的時候都會創建一個棧幀（stack frame）用于存放 局部變量表、操作棧、動態鏈接、方法出口。

堆

存放對象實例，所有的對象的內存都在這里分配。垃圾回收主要就是作用于這里的。

• 堆得內存由-Xms指定，默認是物理內存的1/64；最大的內存由-Xmx指定，默認是物理內存的1/4。
• 默認空余的堆內存小于40%時，就會增大，直到-Xmx設置的內存。具體的比例可以由-XX:MinHeapFreeRatio指定
• 空余的內存大于70%時，就會減少內存，直到-Xms設置的大小。具體由-XX:MaxHeapFreeRatio指定。

因此一般都建議把這兩個參數設置成一樣大，可以避免JVM在不斷調整大小。

程序計數器

這里記錄了線程執行的字節碼的行號，在分支、循環、跳轉、異常、線程恢復等都依賴這個計數器。

方法區

類型信息、字段信息、方法信息、其他信息

總結

名稱特征作用配置異常

棧區	線程私有，使用一段連續的內存空間	存放局部變量表、操作棧、動態鏈接、方法出口	-XSs	StackOverflowError OutOfMemoryError
堆	線程共享，生命周期與虛擬機相同	保存對象實例	-Xms -Xmx -Xmn	OutOfMemoryError
程序計數器	線程私有、占用內存小	字節碼行號	無	無
方法區	線程共享	存儲類加載信息、常量、靜態變量等	-XX:PermSize -XX:MaxPermSize	OutOfMemoryError

垃圾回收

如何定義垃圾

有兩種方式，一種是引用計數（但是無法解決循環引用的問題）；另一種就是可達性分析。

判斷對象可以回收的情況：

• 顯示的把某個引用置位NULL或者指向別的對象
• 局部引用指向的對象
• 弱引用關聯的對象

垃圾回收的方法

Mark-Sweep標記-清除算法

這種方法優點就是減少停頓時間，但是缺點是會造成內存碎片。

Copying復制算法

這種方法不涉及到對象的刪除，只是把可用的對象從一個地方拷貝到另一個地方，因此適合大量對象回收的場景，比如新生代的回收。

Mark-Compact標記-整理算法

這種方法可以解決內存碎片問題，但是會增加停頓時間。

Generational Collection 分代收集

最后的這種方法是前面幾種的合體，即目前JVM主要采取的一種方法，思想就是把JVM分成不同的區域。每種區域使用不同的垃圾回收方法。

上面可以看到堆分成兩個個區域：

• 新生代(Young Generation)：用于存放新創建的對象，采用復制回收方法，如果在s0和s1之間復制一定次數后，轉移到年老代中。這里的垃圾回收叫做minor GC;
• 年老代(Old Generation)：這些對象垃圾回收的頻率較低，采用的標記整理方法，這里的垃圾回收叫做 major GC。

這里可以詳細的說一下新生代復制回收的算法流程：

在新生代中，分為三個區：Eden, from survivor, to survior。

• 當觸發minor GC時，會先把Eden中存活的對象復制到to Survivor中；
• 然后再看from survivor，如果次數達到年老代的標準，就復制到年老代中；如果沒有達到則復制到to survivor中，如果to survivor滿了，則復制到年老代中。
• 然后調換from survivor 和 to survivor的名字，保證每次to survivor都是空的等待對象復制到那里的。

垃圾回收器

串行收集器 Serial

這種收集器就是以單線程的方式收集，垃圾回收的時候其他線程也不能工作。

并行收集器 Parallel

以多線程的方式進行收集

并發標記清除收集器 Concurrent Mark Sweep Collector, CMS

大致的流程為：初始標記--并發標記--重新標記--并發清除

G1收集器 Garbage First Collector

大致的流程為：初始標記--并發標記--最終標記--篩選回收

參考

• JVM內存模型：http://developer.51cto.com/art/200911/165015.htm
• 垃圾回收：http://www.importnew.com/19085.html
• JVM垃圾回收器：http://www.cnblogs.com/chengxuyuanzhilu/p/7088316.html
• 內存模型： http://blog.csdn.net/u012152619/article/details/46968883

轉載于:https://www.cnblogs.com/xing901022/p/7725961.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的程序猿的日常——JVM内存模型与垃圾回收的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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