1鬼店、JVM內(nèi)存區(qū)域

• 方法區(qū)
• 堆
• 虛擬機(jī)棧
• 本地方法棧
• 程序計(jì)數(shù)器

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方法區(qū)

堆

??所有線程共享
所有對(duì)象實(shí)例及數(shù)組都需要在堆上分配（隨著棧上分配、標(biāo)量替換等师骗，也不那么絕對(duì)了）
??可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間历等，當(dāng)堆中沒(méi)有內(nèi)存用于實(shí)例分配，堆也無(wú)法再擴(kuò)展時(shí)辟癌，拋出OutOfMemoryError異常寒屯。

虛擬機(jī)棧

??為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)
??線程私有

• 如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常
• 如果虛擬機(jī)検蛏伲可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展寡夹，如果擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存处面，就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常

本地方法棧

??為虛擬機(jī)執(zhí)行Native方法服務(wù)
??線程私有

• 如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常
• 如果虛擬機(jī)椧觯可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展鸳君，如果擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存，就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常

程序計(jì)數(shù)器

??當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器

• 若線程正在執(zhí)行的是Java方法患蹂，則為虛擬機(jī)字節(jié)碼指令地址
• 若線程正在執(zhí)行的是Native方法，則為空

是唯一一個(gè)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域

2砸紊、對(duì)象的創(chuàng)建

• 指針碰撞
  所有用過(guò)的內(nèi)存放在一邊传于，沒(méi)有用過(guò)的內(nèi)存放在另一邊。僅需要移動(dòng)中間的臨界點(diǎn)指針
• 空閑列表
  通過(guò)列表記錄哪些內(nèi)存塊是可用的醉顽，在分配時(shí)從列表中找到足夠大的內(nèi)存

采用哪種方式由Java堆是否規(guī)整決定
Java堆是否規(guī)整由垃圾收集器是否帶壓縮整理功能決定

對(duì)象創(chuàng)建非常頻繁沼溜，存在并發(fā)問(wèn)題：

• 方案一：對(duì)分配內(nèi)存空間的動(dòng)作進(jìn)行同步處理：虛擬機(jī)采用了CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性
• 方案二：按照線程劃分不同的塊，每個(gè)線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存游添，成為本地線程分配緩沖（TLAB）

2系草、對(duì)象的訪問(wèn)

• 句柄
• 直接指針

內(nèi)存溢出：（out of memory）通俗理解就是內(nèi)存不夠，通常在運(yùn)行大型軟件或游戲時(shí)唆涝，軟件或游戲所需要的內(nèi)存遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了你主機(jī)內(nèi)安裝的內(nèi)存所承受大小找都，就叫內(nèi)存溢出。

內(nèi)存泄漏：（Memory Leak）是指程序中己動(dòng)態(tài)分配的堆內(nèi)存由于某種原因程序未釋放或無(wú)法釋放廊酣，造成系統(tǒng)內(nèi)存的浪費(fèi)能耻，導(dǎo)致程序運(yùn)行速度減慢甚至系統(tǒng)崩潰等嚴(yán)重后果

如果是建立過(guò)多線程導(dǎo)致的內(nèi)存溢出，在不能減少線程數(shù)或更換64位虛擬機(jī)的情況下亡驰，就只能通過(guò)減少最大堆和減少棧容量來(lái)?yè)Q取更多的線程晓猛。

3、 GC算法

程序計(jì)數(shù)器凡辱、虛擬機(jī)棧戒职、本地方法棧不需要過(guò)多考慮回收的問(wèn)題

僅需關(guān)注Java堆和方法區(qū)

3.1對(duì)象存活還是死亡

• 引用計(jì)數(shù)法
  很難解決對(duì)象間相互循環(huán)引用的問(wèn)題
• 可達(dá)性分析算法
  使用“GCRoots對(duì)象”作為起點(diǎn)。
  可作為GC Roots對(duì)象：
  • 虛擬機(jī)棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對(duì)象
  • 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
  • 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象
  • 本地方法棧中JNI（即一般說(shuō)的Native方法）引用的變量

3.1.1引用類型

http://www.reibang.com/p/825cca41d962

• 強(qiáng)引用
  只要強(qiáng)引用存在透乾，被引用對(duì)象永遠(yuǎn)不會(huì)被回收
• 軟引用 SoftReference
  系統(tǒng)在發(fā)生OOM之前洪燥，將這些對(duì)象列進(jìn)回收范圍，如果回收后依然沒(méi)有足夠內(nèi)存续徽，才拋出OOM
• 弱引用 WeakReference
  對(duì)象僅會(huì)存活到下一次垃圾收集發(fā)生之前蚓曼。get方法可以訪問(wèn)被引用實(shí)例。
• 虛引用
  對(duì)象僅會(huì)存活到下一次垃圾收集發(fā)生之前钦扭。get方法返回null纫版。為一個(gè)對(duì)象設(shè)置虛引用的唯一目的就是能在對(duì)象被回收時(shí)受到通知。

3.1.2對(duì)象死亡

對(duì)象真正死亡至少要經(jīng)歷兩次標(biāo)記過(guò)程

1. 對(duì)象在可達(dá)性分析后沒(méi)有與GC Roots存在引用鏈客情，會(huì)被第一次標(biāo)記其弊。

• 若對(duì)象沒(méi)有覆蓋finalize()方法或finalize()方法已被虛擬機(jī)調(diào)用過(guò)癞己，被認(rèn)為沒(méi)有必要執(zhí)行finalize()方法。
• 其余均被認(rèn)為有必要執(zhí)行finalize()方法

2.有必要執(zhí)行finalize()方法的對(duì)象會(huì)被放入F-Queue隊(duì)列中梭伐，稍后被虛擬機(jī)建立的低優(yōu)先級(jí)的Finalize線程執(zhí)行痹雅。（虛擬機(jī)僅保證調(diào)用finalize方法，但不保證等待它執(zhí)行結(jié)束糊识，避免執(zhí)行緩慢绩社、死循環(huán)等）。
虛擬機(jī)會(huì)對(duì)F-Queue隊(duì)列中的對(duì)象進(jìn)行第二次標(biāo)記赂苗，如果對(duì)象在finalize方法中與引用鏈上的任何一個(gè)對(duì)象建立了關(guān)聯(lián)愉耙，則被移出待回收集合。

如果這之后對(duì)象仍然在待回收集合拌滋，則對(duì)象已死亡朴沿，等待垃圾回收。

任何對(duì)象的finalize方法僅會(huì)被調(diào)用一次败砂，之后再也不會(huì)被調(diào)用

方法區(qū)（永久代）的垃圾回收主要回收：廢棄常量+無(wú)用的類
廢棄常量與堆中的對(duì)象類似赌渣，沒(méi)有被引用則清出常量池
無(wú)用的類必須滿足：

• 該類所有的實(shí)例都已被回收，java堆中不存在該類的任何實(shí)例
• 加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收
• 該類對(duì)應(yīng)的java.lang.Class對(duì)象沒(méi)有在任何地方被引用昌犹，無(wú)法在任何地方通過(guò)反射訪問(wèn)該類的方法
  滿足以上3個(gè)條件僅可以被回收坚芜，而不是必然被回收

4、 GC算法

4.1標(biāo)記-清除算法

標(biāo)記全部需回收對(duì)象祭隔，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象货岭。

• 效率問(wèn)題：
  標(biāo)記和清除效率都不高
• 空間問(wèn)題：
  產(chǎn)生大量不連續(xù)內(nèi)存碎片，導(dǎo)致分配大對(duì)象時(shí)不得不重新觸發(fā)GC

4.2復(fù)制算法（用于新生代）

將可用內(nèi)存分為大小相等的兩塊疾渴，每次只使用一塊千贯，GC時(shí)將存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊。全部清除原來(lái)那半搞坝。
*空間問(wèn)題：
內(nèi)存浪費(fèi)搔谴，代價(jià)太高

由于新生代中98%的對(duì)象都是“朝生夕死”，并不需要1：1劃分內(nèi)存空間桩撮。
采用1塊較大的Eden空間和2塊較小的Survivor空間敦第。
每次使用1塊Eden和1塊Survivor空間，清理時(shí)將存活對(duì)象復(fù)制到1塊Survivor空間店量。全部清除原來(lái)的1塊Eden和1塊Survivor空間芜果。

當(dāng)Survivor空間不夠用時(shí)，需要老年代進(jìn)行分配擔(dān)保融师。

4.3標(biāo)記-整理算法（用于老年代）

標(biāo)記全部需回收對(duì)象右钾，將所有存活對(duì)象向一端移動(dòng)。然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存。

4.4分代收集算法

新生代采用復(fù)制算法舀射，老年代采用標(biāo)記-清除或標(biāo)記-整理算法窘茁。

5、 垃圾收集器

5.1Serial收集器

• 僅用單線程完成垃圾收集工作
• 進(jìn)行收集時(shí)脆烟，必須暫停其他所有工作線程

新生代單線程復(fù)制算法山林，暫停所有工作線程
老年代單線程標(biāo)記-整理算法，暫停所有工作線程

單CPU環(huán)境下邢羔，簡(jiǎn)單而高效

5.2 ParNew收集器

• Serial收集器的多線程版本

新生代多線程復(fù)制算法驼抹，暫停所有工作線程
老年代單線程標(biāo)記-整理算法，暫停所有工作線程

僅Serial和ParNew收集器可以和CMS配合工作
因?yàn)镻arallel Scavenge和G1都沒(méi)有采用傳統(tǒng)的GC收集器代碼框架

5.3 Parallel Scavenge收集器(新生代收集器）

新生代多線程復(fù)制算法

Parallel Scavenge收集器的目的是達(dá)到一個(gè)可控制的吞吐量拜鹤。（CPU運(yùn)行用戶代碼時(shí)間/總時(shí)間）

• 停頓時(shí)間短適合與用戶交互的程序
• 高吞吐量適合高效利用CPU砂蔽，適合后臺(tái)運(yùn)算而不需要太多交互的任務(wù)

可設(shè)置兩個(gè)參數(shù)控制吞吐量：

• 最大垃圾收集停頓時(shí)間
• 直接設(shè)置吞吐量大小

需注意，GC停頓時(shí)間犧牲了吞吐量和新生代空間署惯。
收集300M的新生代肯定比500M要快，但之前10秒收集一次每次100ms镣隶，現(xiàn)在5秒一次极谊，一次70ms，吞吐量也相應(yīng)下降安岂。

5.4 Serial Old收集器（老年代收集器）

• Serial 收集器的老年代版本
  老年代采用單線程標(biāo)記-整理算法轻猖，暫停所有工作線程

• 給Client模式下的虛擬機(jī)使用

• 給Server模式下的虛擬機(jī)使用

  • 與Parallel Scavenge收集器配合使用
  • 作為CMS收集器的后備預(yù)案，在并發(fā)發(fā)生Concurrent Mode Failure時(shí)使用域那。

5.5 Parallel Old收集器（老年代收集器）

• Parallel Scavenge收集器的老年代版本
  老年代采用多線程標(biāo)記-整理算法咙边，暫停所有工作線程

在注重吞吐量和CPU資源敏感的場(chǎng)合，都可以優(yōu)先考慮Parallel Scavenge+ Parallel Old的組合次员。

5.6 CMS收集器

*是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器

1.初始標(biāo)記败许，stop the world
2.并發(fā)標(biāo)記
3.重新標(biāo)記，stop the world
4.并發(fā)清除

• 對(duì)CPU資源非常敏感淑蔚。
  并發(fā)時(shí)導(dǎo)致用戶進(jìn)程變慢市殷。CMS默認(rèn)啟動(dòng)線程數(shù)是（CPU數(shù)量+3）/4
• 無(wú)法處理浮動(dòng)垃圾，可能出現(xiàn)Concurrent Mode Failure失敗而導(dǎo)致另一次Full GC的產(chǎn)生刹衫。
  因?yàn)槔占A段用戶線程還是繼續(xù)運(yùn)行醋寝。
  CMS不能等到老年代幾乎完全被填滿再開(kāi)始收集，若收集過(guò)程中預(yù)留的內(nèi)存無(wú)法滿足程序需要带迟，則會(huì)出現(xiàn)Current Mode Failure失敗音羞。虛擬機(jī)臨時(shí)啟動(dòng)后備預(yù)案Serial Old
• CMS基于標(biāo)記-清除算法，會(huì)有大量空間碎片產(chǎn)生仓犬。

5.7 G1收集器

1.初始標(biāo)記
2.并發(fā)標(biāo)記
3.最終標(biāo)記
4.篩選回收

G1將Java堆劃分為多個(gè)大小相等的區(qū)域嗅绰。新生代老年代不再物理隔離。
在后臺(tái)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先列表，每次根據(jù)允許的收集時(shí)間办陷，優(yōu)先回收價(jià)值最大的Region貌夕。

• 并行與并發(fā)
• 分代收集
• 空間整合
• 可預(yù)測(cè)的停頓

6、 內(nèi)存分配

6.1 對(duì)象優(yōu)先在Eden區(qū)分配

Eden區(qū)沒(méi)有足夠空間時(shí)民镜，出發(fā)Minor GC
（新生代Minor GC
老年代Major GC / Full GC啡专，一般比Minor GC慢10倍以上）

6.2 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

常見(jiàn)的很長(zhǎng)的字符串和數(shù)組

6.3 長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代

對(duì)象在Eden區(qū)出生并經(jīng)歷一次Minor GC后仍能被Survivor容納的話，記為1歲制圈，移動(dòng)代Survivor中们童。
每經(jīng)歷一次Minor GC就增加1歲。
當(dāng)年齡增加到一定程度（默認(rèn)15歲）鲸鹦，就會(huì)被晉升到老年代中慧库。

6.4 動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判斷

如果在Survivor空間中相同年齡所有對(duì)象大小總和大于Survivor空間的一半，則年齡大于或等于該年齡的對(duì)象就直接進(jìn)入老年代馋嗜，無(wú)需等到要求的年齡齐板。

6.5 空間分配擔(dān)保

在Minor GC前，檢查老年代最大可用連續(xù)空間是否大于新生代空間總和葛菇。若大于則Minor GC可以安全進(jìn)行甘磨。否則，則查看是否允許擔(dān)保失敗眯停。若允許擔(dān)保失敗济舆，則查看老年代最大可用連續(xù)空間是否大于歷次新生代晉升到老年代的平均大小。如果大于則嘗試進(jìn)行Minor GC（雖然有風(fēng)險(xiǎn)）莺债，否則進(jìn)行Full GC滋觉。

SafePoint

由于 Full GC（或Minor GC） 會(huì)影響性能，所以我們要在一個(gè)合適的時(shí)間點(diǎn)發(fā)起 GC齐邦，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)被稱為 Safe Point椎侠，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)的選定既不能太少以讓 GC 時(shí)間太長(zhǎng)導(dǎo)致程序過(guò)長(zhǎng)時(shí)間卡頓，也不能過(guò)于頻繁以至于過(guò)分增大運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷侄旬。一般當(dāng)線程在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上狀態(tài)是可以確定的肺蔚，如確定 GC Root 的信息等，可以使 JVM 開(kāi)始安全地 GC儡羔。Safe Point 主要指的是以下特定位置：

循環(huán)的末尾
方法返回前
調(diào)用方法的 call 之后
拋出異常的位置 另外需要注意的是由于新生代的特點(diǎn)（大部分對(duì)象經(jīng)過(guò) Minor GC后會(huì)消亡）宣羊， Minor GC 用的是復(fù)制算法，而在老生代由于對(duì)象比較多汰蜘，占用的空間較大仇冯，使用復(fù)制算法會(huì)有較大開(kāi)銷（復(fù)制算法在對(duì)象存活率較高時(shí)要進(jìn)行多次復(fù)制操作，同時(shí)浪費(fèi)一半空間）所以根據(jù)老生代特點(diǎn)族操，在老年代進(jìn)行的 GC 一般采用的是標(biāo)記整理法來(lái)進(jìn)行回收苛坚。

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