[转]JVM内存模型与垃圾回收

java

2019-03-14

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作者: xingoo
出处: http://www.cnblogs.com/xing901022
 
Java开发有个很基础的问题,虽然我们平时接触的不多,但是了解它却成为Java开发的必备基础——这就是JVM。在C++中我们需要手动申请内存然后释放内存,否则就会出现对象已经不再使用内存却仍被占用的情况。在Java中JVM内置了垃圾回收的机制,帮助开发者承担对象的创建和释放的工作,极大的减轻了开发的负担。那是不是我们就不需要了解JVM了,显然在做一些优化或者深入研究应用性能的时候,JVM还是起了很关键的作用的。因此本篇就总结性的描述下JVM的内存模型与垃圾回收相关的知识。

本文的主要内容如下:

  • 内存模型
  • 垃圾回收
  • 参考文章

内存模型

各部分的功能

这几个存储区最主要的就是栈区和堆区,那么什么是栈什么是堆呢?说的简单点,栈里面存放的是基本的数据类型和引用,而堆里面则是存放各种对象实例的。

堆与栈分开设计是为什么呢?

  • 栈存储了处理逻辑、堆存储了具体的数据,这样隔离设计更为清晰
  • 堆与栈分离,使得堆可以被多个栈共享。
  • 栈保存了上下文的信息,因此只能向上增长;而堆是动态分配

栈的大小可以通过-XSs设置,如果不足的话,会引起java.lang.StackOverflowError的异常

栈区

线程私有,生命周期与线程相同。每个方法执行的时候都会创建一个栈帧(stack frame)用于存放 局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口。

存放对象实例,所有的对象的内存都在这里分配。垃圾回收主要就是作用于这里的。

  • 堆得内存由-Xms指定,默认是物理内存的1/64;最大的内存由-Xmx指定,默认是物理内存的1/4。
  • 默认空余的堆内存小于40%时,就会增大,直到-Xmx设置的内存。具体的比例可以由-XX:MinHeapFreeRatio指定
  • 空余的内存大于70%时,就会减少内存,直到-Xms设置的大小。具体由-XX:MaxHeapFreeRatio指定。

因此一般都建议把这两个参数设置成一样大,可以避免JVM在不断调整大小。

程序计数器

这里记录了线程执行的字节码的行号,在分支、循环、跳转、异常、线程恢复等都依赖这个计数器。

方法区

类型信息、字段信息、方法信息、其他信息

总结

名称 特征 作用 配置 异常
栈区 线程私有,使用一段连续的内存空间 存放局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口 -XSs StackOverflowError OutOfMemoryError
线程共享,生命周期与虚拟机相同 保存对象实例 -Xms -Xmx -Xmn OutOfMemoryError
程序计数器 线程私有、占用内存小 字节码行号
方法区 线程共享 存储类加载信息、常量、静态变量等 -XX:PermSize -XX:MaxPermSize OutOfMemoryError


如何定义垃圾垃圾回收

有两种方式,一种是引用计数(但是无法解决循环引用的问题);另一种就是可达性分析。

判断对象可以回收的情况:

  • 显示的把某个引用置位NULL或者指向别的对象
  • 局部引用指向的对象
  • 弱引用关联的对象

垃圾回收的方法

Mark-Sweep标记-清除算法

这种方法优点就是减少停顿时间,但是缺点是会造成内存碎片。

Copying复制算法

这种方法不涉及到对象的删除,只是把可用的对象从一个地方拷贝到另一个地方,因此适合大量对象回收的场景,比如新生代的回收。

Mark-Compact标记-整理算法

这种方法可以解决内存碎片问题,但是会增加停顿时间。

Generational Collection 分代收集

最后的这种方法是前面几种的合体,即目前JVM主要采取的一种方法,思想就是把JVM分成不同的区域。每种区域使用不同的垃圾回收方法。

上面可以看到堆分成两个个区域:

  • 新生代(Young Generation):用于存放新创建的对象,采用复制回收方法,如果在s0和s1之间复制一定次数后,转移到年老代中。这里的垃圾回收叫做minor GC;
  • 年老代(Old Generation):这些对象垃圾回收的频率较低,采用的标记整理方法,这里的垃圾回收叫做 major GC。

这里可以详细的说一下新生代复制回收的算法流程:

在新生代中,分为三个区:Eden, from survivor, to survior。

  • 当触发minor GC时,会先把Eden中存活的对象复制到to Survivor中;
  • 然后再看from survivor,如果次数达到年老代的标准,就复制到年老代中;如果没有达到则复制到to survivor中,如果to survivor满了,则复制到年老代中。
  • 然后调换from survivor 和 to survivor的名字,保证每次to survivor都是空的等待对象复制到那里的。

垃圾回收器

串行收集器 Serial

这种收集器就是以单线程的方式收集,垃圾回收的时候其他线程也不能工作。

并行收集器 Parallel

以多线程的方式进行收集

并发标记清除收集器 Concurrent Mark Sweep Collector, CMS

大致的流程为:初始标记--并发标记--重新标记--并发清除

G1收集器 Garbage First Collector

大致的流程为:初始标记--并发标记--最终标记--筛选回收

参考

 

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