JVM內(nèi)存組成結(jié)構(gòu)
JVM棧由堆瘩缆、棧疤估、本地方法棧思灌、方法區(qū)等部分組成骑丸，結(jié)構(gòu)圖如下所示：
JVM內(nèi)存回收
Sun的JVMGenerationalCollecting(垃圾回收)原理是這樣的：把對象分為年青代(Young)舌仍、年老代(Tenured)妒貌、持久代(Perm)，對不同生命周期的對象使用不同的算法铸豁。(基于對對象生命周期分析)
1.Young（年輕代）
年輕代分三個區(qū)灌曙。一個Eden區(qū)，兩個Survivor區(qū)节芥。大部分對象在Eden區(qū)中生成在刺。當(dāng)Eden區(qū)滿時，還存活的對象將被復(fù)制到Survivor區(qū)（兩個中的一個）头镊，當(dāng)這個Survivor區(qū)滿時蚣驼，此區(qū)的存活對象將被復(fù)制到另外一個Survivor區(qū)，當(dāng)這個Survivor去也滿了的時候相艇，從第一個Survivor區(qū)復(fù)制過來的并且此時還存活的對象颖杏，將被復(fù)制年老區(qū)(Tenured。需要注意坛芽，Survivor的兩個區(qū)是對稱的留储，沒先后關(guān)系，所以同一個區(qū)中可能同時存在從Eden復(fù)制過來對象咙轩，和從前一個Survivor復(fù)制過來的對象获讳，而復(fù)制到年老區(qū)的只有從第一個Survivor去過來的對象。而且臭墨，Survivor區(qū)總有一個是空的赔嚎。
2.Tenured（年老代）
年老代存放從年輕代存活的對象膘盖。一般來說年老代存放的都是生命期較長的對象胧弛。
3.Perm（持久代）
用于存放靜態(tài)文件，如今Java類侠畔、方法等结缚。持久代對垃圾回收沒有顯著影響，但是有些應(yīng)用可能動態(tài)生成或者調(diào)用一些class软棺，例如Hibernate等红竭，在這種時候需要設(shè)置一個比較大的持久代空間來存放這些運行過程中新增的類。持久代大小通過-XX:MaxPermSize=進(jìn)行設(shè)置喘落。
舉個例子：當(dāng)在程序中生成對象時茵宪，正常對象會在年輕代中分配空間，如果是過大的對象也可能會直接在年老代生成（據(jù)觀測在運行某程序時候每次會生成一個十兆的空間用收發(fā)消息瘦棋，這部分內(nèi)存就會直接在年老代分配）稀火。年輕代在空間被分配完的時候就會發(fā)起內(nèi)存回收，大部分內(nèi)存會被回收赌朋，一部分幸存的內(nèi)存會被拷貝至Survivor的from區(qū)凰狞，經(jīng)過多次回收以后如果from區(qū)內(nèi)存也分配完畢篇裁，就會也發(fā)生內(nèi)存回收然后將剩余的對象拷貝至to區(qū)。等到to區(qū)也滿的時候赡若，就會再次發(fā)生內(nèi)存回收然后把幸存的對象拷貝至年老區(qū)达布。
通常我們說的JVM內(nèi)存回收總是在指堆內(nèi)存回收，確實只有堆中的內(nèi)容是動態(tài)申請分配的逾冬，所以以上對象的年輕代和年老代都是指的JVM的Heap空間黍聂，而持久代則是之前提到的MethodArea，不屬于Heap身腻。
關(guān)于JVM內(nèi)存管理的一些建議
手動將生成的無用對象分冈，中間對象置為null，加快內(nèi)存回收霸株。
對象池技術(shù)如果生成的對象是可重用的對象雕沉，只是其中的屬性不同時，可以考慮采用對象池來較少對象的生成去件。如果有空閑的對象就從對象池中取出使用坡椒，沒有再生成新的對象，大大提高了對象的復(fù)用率尤溜。
JVM調(diào)優(yōu)通過配置JVM的參數(shù)來提高垃圾回收的速度倔叼，如果在沒有出現(xiàn)內(nèi)存泄露且上面兩種辦法都不能保證JVM內(nèi)存回收時，可以考慮采用JVM調(diào)優(yōu)的方式來解決宫莱，不過一定要經(jīng)過實體機的長期測試丈攒，因為不同的參數(shù)可能引起不同的效果。如-Xnoclassgc參數(shù)等授霸。
垃圾對象的判定
Java堆中存放著幾乎所有的對象實例巡验，垃圾收集器對堆中的對象進(jìn)行回收前，要先確定這些對象是否還有用碘耳，判定對象是否為垃圾對象有如下算法：
引用計數(shù)算法
給對象添加一個引用計數(shù)器显设，每當(dāng)有一個地方引用它時，計數(shù)器值就加1辛辨，當(dāng)引用失效時捕捂，計數(shù)器值就減1，任何時刻計數(shù)器都為0的對象就是不可能再被使用的斗搞。
引用計數(shù)算法的實現(xiàn)簡單指攒，判定效率也很高，在大部分情況下它都是一個不錯的選擇僻焚，當(dāng)Java語言并沒有選擇這種算法來進(jìn)行垃圾回收允悦，主要原因是它很難解決對象之間的相互循環(huán)引用問題。
根搜索算法
Java和C#中都是采用根搜索算法來判定對象是否存活的溅呢。這種算法的基本思路是通過一系列名為“GC Roots”的對象作為起始點澡屡，從這些節(jié)點開始向下搜索猿挚，搜索所走過的路徑稱為引用鏈，當(dāng)一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時驶鹉，就證明此對象是不可用的绩蜻。在Java語言里，可作為GC Roots的兌現(xiàn)包括下面幾種：
- 虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象室埋。
- 方法區(qū)中的類靜態(tài)屬性引用的對象办绝。
- 方法區(qū)中的常量引用的對象。
- 本地方法棧中JNI（Native方法）的引用對象姚淆。
實際上孕蝉，在根搜索算法中，要真正宣告一個對象死亡腌逢，至少要經(jīng)歷兩次標(biāo)記過程：如果對象在進(jìn)行根搜索后發(fā)現(xiàn)沒有與GC Roots相連接的引用鏈降淮，那它會被第一次標(biāo)記并且進(jìn)行一次篩選，篩選的條件是此對象是否有必要執(zhí)行finalize（）方法搏讶。當(dāng)對象沒有覆蓋finalize（）方法佳鳖，或finalize（）方法已經(jīng)被虛擬機調(diào)用過，虛擬機將這兩種情況都視為沒有必要執(zhí)行媒惕。如果該對象被判定為有必要執(zhí)行finalize（）方法系吩，那么這個對象將會被放置在一個名為F-Queue隊列中，并在稍后由一條由虛擬機自動建立的妒蔚、低優(yōu)先級的Finalizer線程去執(zhí)行finalize（）方法穿挨。finalize（）方法是對象逃脫死亡命運的最后一次機會（因為一個對象的finalize（）方法最多只會被系統(tǒng)自動調(diào)用一次），稍后GC將對F-Queue中的對象進(jìn)行第二次小規(guī)模的標(biāo)記肴盏，如果要在finalize（）方法中成功拯救自己科盛，只要在finalize（）方法中讓該對象重新引用鏈上的任何一個對象建立關(guān)聯(lián)即可。而如果對象這時還沒有關(guān)聯(lián)到任何鏈上的引用叁鉴，那它就會被回收掉土涝。
垃圾收集算法
判定除了垃圾對象之后，便可以進(jìn)行垃圾回收了幌墓。下面介紹一些垃圾收集算法，由于垃圾收集算法的實現(xiàn)涉及大量的程序細(xì)節(jié)冀泻，因此這里主要是闡明各算法的實現(xiàn)思想常侣，而不去細(xì)論算法的具體實現(xiàn)。
標(biāo)記—清除算法
標(biāo)記—清除算法是最基礎(chǔ)的收集算法弹渔，它分為“標(biāo)記”和“清除”兩個階段：首先標(biāo)記出所需回收的對象胳施，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收掉所有被標(biāo)記的對象，它的標(biāo)記過程其實就是前面的根搜索算法中判定垃圾對象的標(biāo)記過程肢专。標(biāo)記—清除算法的執(zhí)行情況如下圖所示：
該算法有如下缺點：
- 標(biāo)記和清除過程的效率都不高舞肆。
- 標(biāo)記清除后會產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片焦辅，空間碎片太多可能會導(dǎo)致，當(dāng)程序在以后的運行過程中需要分配較大對象時無法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存而不得不觸發(fā)另一次垃圾收集動作椿胯。
復(fù)制算法
復(fù)制算法比較適合于新生代筷登，復(fù)制算法是針對標(biāo)記—清除算法的缺點，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而得到的，它講課用內(nèi)存按容量分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊根资，當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了柄瑰，就將還存活著的對象復(fù)制到另外一塊內(nèi)存上面，然后再把已使用過的內(nèi)存空間一次清理掉诡蜓。復(fù)制算法有如下優(yōu)點：
- 每次只對一塊內(nèi)存進(jìn)行回收，運行高效。
- 只需移動棧頂指針班巩，按順序分配內(nèi)存即可，實現(xiàn)簡單嘶炭。
- 內(nèi)存回收時不用考慮內(nèi)存碎片的出現(xiàn)趣竣。
它的缺點是：可一次性分配的最大內(nèi)存縮小了一半。
復(fù)制算法的執(zhí)行情況如下圖所示：
但一般不用按1：1劃分內(nèi)存空間旱物，可以分成一個大的eden和兩塊小的survivor遥缕。
標(biāo)記—整理算法
在老年代中，對象存活率比較高宵呛，如果執(zhí)行較多的復(fù)制操作单匣，效率將會變低，所以老年代一般會選用其他算法宝穗，如標(biāo)記—整理算法户秤。該算法標(biāo)記的過程與標(biāo)記—清除算法中的標(biāo)記過程一樣，但對標(biāo)記后出的垃圾對象的處理情況有所不同逮矛，它不是直接對可回收對象進(jìn)行清理鸡号，而是讓所有的對象都向一端移動，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存须鼎。標(biāo)記—整理算法的回收情況如下所示：
分代收集
當(dāng)前商業(yè)虛擬機的垃圾收集都采用分代收集來管理內(nèi)存鲸伴，它根據(jù)對象的存活周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊，一般是把Java堆分為新生代和老年代晋控。在新生代中汞窗，每次垃圾收集時都會發(fā)現(xiàn)有大量對象死去，只有少量存活赡译，因此可選用復(fù)制算法來完成收集仲吏，而老年代中因為對象存活率高、沒有額外空間對它進(jìn)行分配擔(dān)保，就必須使用標(biāo)記—清除算法或標(biāo)記—整理算法來進(jìn)行回收裹唆。
每個對象都有一個年齡（Age）計數(shù)器誓斥，如果對象在Eden出聲并講過一次Minor GC還存活，將被移動到Survivor區(qū)并將Age設(shè)置為1许帐，之后每在Survivor區(qū)中熬過一次Minor GC劳坑，Age就加1，當(dāng)增加到一定程度（默認(rèn)為15）舞吭，就可以放到老年代中泡垃。
垃圾收集器
垃圾收集器是內(nèi)存回收算法的具體實現(xiàn)，Java虛擬機規(guī)范中對垃圾收集器應(yīng)該如何實現(xiàn)并沒有任何規(guī)定羡鸥，因此不同廠商蔑穴、不同版本的虛擬機所提供的垃圾收集器都可能會有很大的差別。Sun HotSpot虛擬機1.6版包含了如下收集器：Serial惧浴、ParNew存和、Parallel Scavenge、CMS衷旅、Serial Old捐腿、Parallel Old。這些收集器以不同的組合形式配合工作來完成不同分代區(qū)的垃圾收集工作柿顶。
垃圾回收分析
在用代碼分析之前茄袖，我們對內(nèi)存的分配策略明確以下三點：
- 對象優(yōu)先在Eden分配。當(dāng)Eden沒有足夠空間分配時嘁锯，將發(fā)起一次Minor GC
- 大對象（需要大量連續(xù)空間的java對象宪祥，如長的字符串和數(shù)組）直接進(jìn)入老年代。由于新生代使用復(fù)制算法回收內(nèi)存家乘，這樣可以避免在Eden和兩個Survivor區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存復(fù)制蝗羊。
- 長期存活的對象將進(jìn)入老年代。
對垃圾回收策略說明以下兩點：
- 新生代GC（Minor GC）：發(fā)生在新生代的垃圾收集動作仁锯，因為Java對象大多都具有朝生夕滅的特性耀找，因此Minor GC非常頻繁，一般回收速度也比較快业崖。
- 老年代GC（Major GC/Full GC）：發(fā)生在老年代的GC野芒，出現(xiàn)了Major GC，經(jīng)常會伴隨至少一次Minor GC腻要。由于老年代中的對象生命周期比較長复罐，因此Major GC并不頻繁，一般都是等待老年代滿了后才進(jìn)行Full GC雄家，而且其速度一般會比Minor GC慢10倍以上。另外，如果分配了Direct Memory趟济，在老年代中進(jìn)行Full GC時乱投，會順便清理掉Direct Memory中的廢棄對象。
Dalvik虛擬機使用Mark-Sweep算法來進(jìn)行垃圾收集顷编。顧名思義戚炫，Mark-Sweep算法就是為Mark和Sweep兩個階段進(jìn)行垃圾回收。其中媳纬，Mark階段從根集（Root Set）開始双肤，遞歸地標(biāo)記出當(dāng)前所有被引用的對象，而Sweep階段負(fù)責(zé)回收那些沒有被引用的對象钮惠。在分析Dalvik虛擬機使用的Mark-Sweep算法之前茅糜，我們先來了解一下什么情況下會觸發(fā)GC。
