关于java:jvm堆内存和GC简介

最近常常遇到 jvm 内存问题，感觉还是有必要整顿下 jvm 内存的相干逻辑，这里只形容 jvm 堆内存，对外内存暂不论述。

jvm 内存简图

1. jvm 内存分为堆内存和非堆内存，堆内存分为年老代、老年代，非堆内存里只有个永恒代。
2. 年老代分为生成区（Eden）和幸存区（Survivor），幸存区由 FromSpace 和 Tospace 两局部组成，默认状况下，内存大小比例：Eden：FromSpace：ToSpace 为 8:1:1。
3. 堆内存寄存的是对象，垃圾收集器回收的就是这里的对象，不同区域的对象依据不同的 GC 算法回收，比方年老代对应 Minor GC，老年代对应 Major GC。
4. 非堆内存即永恒代，也称为办法区，存储的是程序运行时长期存活的对象，比方类的元数据、办法、常量、属性等。
5. 在 jdk1.8 废除了永恒代，应用元空间（MetaSpace）取而代之，元空间存储的对象与永恒代雷同，区别是：元空间并不在 jvm 中，应用的是本地内存。

   为什么移除永恒代呢

为交融 HotSpot JVM 与 JRockit VM（新 JVM 技术）而做出的扭转，因为 JRockit 没有永恒代。

分代概念

首先，GC 是 Garbage Collection，即垃圾回收。

新生成的对象首先寄存在生成区，当生成区满了，触发 Minor GC，存活下来的对象转移到 Survivor0，即 FromSpace，Survivor0 区满后触发执行 Minor GC，存活对象挪动到 Suvivor1 区，即 ToSpace，通过屡次 Minor GC 依然存活的对象转移到老年代。

所以老年代存储的是长期流动的对象，当老年代满了会触发 Major GC。

Minor GC 和 Major GC 是俗称，有些状况下 Major GC 和 Full GC 是等价的，如果登程了 Full GC, 那么所有线程必须期待 GC 实现能力持续（见 GC 分类和算法）。

分代起因

将对象依据存活概率进行分类，对存活工夫长的对象，放到固定区，从而缩小扫描垃圾工夫及 GC 频率。针对分类进行不同的垃圾回收算法，对算法取长补短。

为什么幸存辨别为大小雷同的两局部：S0，S1

次要为了解决碎片化，因为回收一部分对象后，残余对象占用的内存不间断，也就是碎片化，过于重大的话，以后间断的内存不够新对象寄存就会触发 GC，这样会进步 GC 的次数，升高性能，当 S0 GC 后存活对象转移到 S1 后存活对象占用的就是间断的内存。

GC 分类和相干算法

咱们来看下 GC 分类，能力分明什么时候触发 Full GC、和非 Full GC，GC 大抵分为两种：

• Partial GC：并不收集整个 GC 堆的模式，即能够了解为非 Full GC

  • Young GC：只收集 young gen 的 GC
  • Old GC：只收集 old gen 的 GC。只有 CMS 有这个模式
  • Mixed GC：收集整个 young gen 以及局部 old gen 的 GC。只有 G1 有这个模式
• Full GC：收集整个堆，包含 young gen、old gen、perm gen（如果存在的话）等所有局部的模式。

下面说的 CMS 和 G1 都是 GC 的算法，相干 GC 算法如下：

1. Serial GC 算法：Serial Young GC + Serial Old GC（实际上它是全局范畴的 Full GC）；
2. Parallel GC 算法：Parallel Young GC + 非并行的 PS MarkSweep GC / 并行的 Parallel Old GC（这俩实际上也是全局范畴的 Full GC），选 PS MarkSweep GC 还是 Parallel Old GC 由参数 UseParallelOldGC 来管制；
3. CMS 算法：ParNew（Young）GC + CMS（Old）GC + Full GC for CMS 算法；
4. G1 GC 算法：Young GC + mixed GC（新生代，再加上局部老生代）+ Full GC for G1 GC 算法（应答 G1 GC 算法某些时候的不赶趟，开销很大）；

GC 触发条件

• Young GC：各种 Young GC 触发的条件都是 Eden 区满了。
• Serial Old GC/PS MarkSweep GC/Parallel Old GC：当筹备要触发一次 young GC 时，如果发现统计数据说之前 young GC 的均匀降职大小比目前 old gen 残余的空间大，则不会触发 young GC 而是转为触发 full GC。
• Full GC for CMS：老年代应用比率超过某个值。
• Full GC for G1 GC：Heap 应用比率超过某个值。
• 如果有 perm gen 的话，要在 perm gen 调配空间但曾经没有足够空间时，也要触发一次 full GC。

  小结：不同算法对应的 GC 回收条件是不同的。

  GC 形式

  标记 - 革除（Mark-Sweep）

  GC 分为两个阶段，标记和革除。首先标记所有可回收的对象，在标记实现后对立回收所有被标记的对象。同时会产生不间断的内存碎片，碎片过多会导致当前程序运行时须要调配较大对象时，无奈找到足够的间断内存，而不得已再次触发 GC。

  红色代表被标记的可回收对象，绿色代表存活对象
  
  革除后如下：
  
  复制（Copy）

  将内存按容量划分为两块，每次只应用其中一块。当这一块内存用完了，就将存活的对象复制到另一块上，而后再把已应用的内存空间一次清理掉。这样使得每次都是对半个内存区回收，也不必思考内存碎片问题，简略高效。毛病须要两倍的内存空间。

革除前：

革除后：

标记 - 整顿（Mark-Compact）

也分为两个阶段，首先标记可回收的对象，再将存活的对象都向一端挪动，而后清理掉边界以外的内存。此方 法防止标记 - 革除算法的碎片问题，同时也防止了复制算法的空间问题。

个别年老代中执行 GC 后，会有大量的对象存活，就会选用复制算法，只有付出大量的存活对象复制老本就能够 实现收集。而老年代中因为对象存活率高，没有额定过多内存空间调配，就须要应用标记 - 清理或者标记 - 整顿算法来 进行回收。

革除前：

革除后：

附 GC 算法参数

先到这里吧，思否公布之后不能再次编辑，我感觉能够思考改良下。