JVM堆的分配和回收

1. 内存分配

• 现代收集器基本都采用分代收集算法

1.1 概述

• 垃圾收集
• 垃圾回收
• 垃圾收集器
• GC 算法是内存回收的方法论，垃圾收集器就是算法落地实现

1.2 堆

• 堆分成两大块：新生代和老年代。对象产生之初在新生代，步入暮年进入老年代，但是老年代也接纳再新生代无法容纳的超大对象。
• 新生代 = 1 个 Eden 区 + 2 个 Survivor 区（From Survivor, ToSurvivor）
• 绝大部分对象在 Eden 区生成，当 Eden 区装填满的时候，会触发 Young Garbage Collection, 即 YGC。
• 垃圾回收的时候，在 Eden 区实现清除策略，没有被引用的对象则直接回收，依然存活的对象会被移送到 Survivor 区。Survivor 分为 S0 和 S1 两块内存空间，每次 YGC 的时候，它们将存活的对象复制到未使用的那块空间，然后将当前正在使用的空间完全清楚，交换两块空间的使用状态。如果 YGC 要移送的对象大于 Survivor 区容量的上限，则直接移交给老年代

1.3 STW

• Stop-the-world 暂停整个应用

2. 垃圾收集

• 对象存活分析

2.1 最古老的方法：引用计数算法

• 给每一个对象添加一个引用计数器；每当有一个地方引用它时，计数器+1，引用失效则 -1；当计数器不为 0 时，判断该对象存活，否则判断为死亡
• 缺陷：无法解决对象间相互循环引用的问题

2.2 可达性分析算法 (JVM采用的算法)

• 将一系列的 GC Roots 对象作为起点，从这些起点开始向下搜索
• 当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则判断该对象不可达
• GC Roots 包括：
  • 虚拟机栈(栈帧中的局部变量表)中引用的对象
  • 方法区中类静态属性引用的对象（类变量也叫静态变量或静态属性）
  • 方法区中常量引用的对象
  • 本地方法栈中 JNI 引用的对象

2.3 对象的引用决定对象的生死

• 强引用
  • new 对象
• 软引用 - SoftReference
  • 用来描述一些还有用但并非必需的对象
• 弱引用 - WeakReference
  • 被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前
• 虚引用
  • PhantomReference

3. 垃圾回收算法（GC算法）

3.1 标记-清除算法

• 两个阶段：标记阶段，清除阶段
• 缺点：存在大量内存碎片

3.2 标记-复制算法

• 将内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块
• 当这一块内存用完后，将还存活的对象复制到另一块上面，然后再把使用过的内存空间进行一次清理
• 缺点
  • 浪费内存空间
  • 对象存活率较高时，需要较多复制操作

3.3 标记-整理算法

• 与 标记-复制 算法类似，但是标记-整理算法不是把存活对象复制到另一块内存，而是把存活对象往内存一端移动，然后直接回收边界以外的内存，因此不会产生内存碎片
• 缺点：
  • 效率不高，因为不仅要标记存活的对象，还需整理存活对象的地址
  • 没有 标记-复制算法 高效

4. 垃圾收集器

• 类型：串行，并行，并发和 G1
• 新生代垃圾收集器
  • Serial 收集器、ParNew 收集器、Parallel Scavenge 收集器
• 老年代垃圾收集器
  • Serial Old 收集器、Parallel Old 收集器、CMS 收集器
• 不存在物理隔离分代(回收整个Java堆：新生代和老年代)
  • G1

4.1 Serial 串行收集器

• 新生代单线程收集器
• 只用一个线程进行垃圾回收，会暂停所有的用户线程
• 年轻代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法

4.2 Serial Old

• Serial 的老年代版本，也是单线程收集器
• 基于“标记-整理”算法
• Java8 已废弃

4.3 ParNew

• 是 Serial 收集器的多线程版本

4.4 Parallel Scavenge

• 并行回收收集器
• 多个垃圾收集线程并行工作，此时用户线程是暂停的

4.5 Parallel Old

• Parallel Scavenge 的老年代版本
• 基于“标记-整理”算法

4.6 CMS

• Concurrent Mark Sweep 并发收集、低停顿（最短回收停顿时间）
• 基于“标记-清除”算法
• 用户线程和垃圾收集线程同时执行（不一定是并行，可能交替执行），不需要停顿用户线程
• 四个步骤：
  • 初始标记 - 标记 GCRoots 能关联的对象
  • 并发标记
  • 重新标记 - 修正
  • 并发清除

4.7 G1

• 把内存“化整为零”，即将堆内存分割成不同的区域然后并发的对其进行垃圾回收
• 步骤：
  • 初始标记
  • 并发标记
  • 最终标记
  • 筛选回收

5. 查看垃圾收集器

命令行 java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
Java8 默认是并行回收收集器 -XX:+UseParallelGC

• 表示激活，开启

-XX:InitialHeapSize=533666368 -XX:MaxHeapSize=8538661888 -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops
 -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation -XX:+UseParallelGC
java version "1.8.0_77"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_77-b03)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.77-b03, mixed mode)

5.1 Java 默认的收集器

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