解析Java內(nèi)存分配和回收策略以及MinorGC、MajorGC、FullGC

更新時間：2021年09月24日 09:24:26 作者：沒頭腦遇到不高興

本節(jié)將會介紹一下：對象的內(nèi)存分配與回收策略；對象何時進入新生代、老年代；MinorGC、MajorGC、FullGC的定義區(qū)別和觸發(fā)條件；還有通過圖示展示了GC的過程。

對象內(nèi)存分配與回收策略

對象的內(nèi)存分配，往大方向講，就是在堆上分配〔但也可能經(jīng)過JIT編譯后被拆散為標量類型并間接地棧上分配），對象主要分配在新生代的Eden區(qū)上，如果啟動了本地線程分配緩沖，將按線程優(yōu)先在TLAB上分配。少數(shù)情況下也可能會直接分配在老年代中。

對象優(yōu)先分配在Eden區(qū)，當Eden區(qū)可用空間不夠時會進行MinorGC

大對象直接進入老年代：大對象即需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對象（例如很長的字符串及數(shù)組）。虛擬機提供了一個-XX:PretenureSizeThreshoId參數(shù)，令大于這個設置值的對象直接在老年代分配，這樣做的目的是避免在Eden區(qū)及兩個區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存復制。注意PretenureSizeThreshoId參數(shù)只對Serial和ParNew兩款收集器有效。

長期存活的對象將進入老年代：虛擬機給每個對象定義了一個對象年齡（Age）計數(shù)器（存在于對象頭中）。如果對象在Eden出生并經(jīng)過第一次MinorGC后仍然存活，并且能被Survivor容納的話，將被移動到Survwor空間中，并且對象年齡設為1。對象在Survivor區(qū)中每“熬過”一次MinorGC，年齡就增加1歲，當它的年齡增加到一定程度（默認為15歲），就將會被晉升到老年代中。對象晉升老年代的年齡閾值，可以通過參數(shù)-XX:MaxTenuringThreshoId設置。

動態(tài)年齡判斷：為了能更好地適應不同程序的內(nèi)存狀況，虛擬機并不是永遠地要求對象的年齡必須達到了MaxTenuringThreshold才能晉升老年代，如果在Survivor空間中相同年齡所有對象大小的總和大于Survivor空間的一半，年齡大于或等于該年齡的對象就可以直接進人老年代，無須等到MaxTenuringThreshoId中要求的年齡。

空間分配擔保：在發(fā)生Minor GC之前，虛擬機會先檢查Survivor空間是否夠用，如果夠用則直接進行Minor GC。否則進行檢查老年代最大連續(xù)可用空間是否大于新生代的總和，假如大于，那么這個時候發(fā)生Minor GC是安全的。假如不大于，那么需要判斷HandlePromotionFailure設置是否允許擔保失敗。假如允許，則繼續(xù)判定老年代最大可用的連續(xù)空間是否大于平均晉升到老年代對象的平均值，如果大于，這個時候可以發(fā)生Minor GC ，如果小于或者設置HandlePromotionFailure不允許擔保失敗，則需要做一次Full GC。通常會把HandlePromotionFailure開關打開，以減少Full GC。

對象何時進入新生代、老年代

新分配的對象一般是直接進入新生代的。但是如果出現(xiàn)以下的情況，會讓對象進入老年代。

1.新分配的對象占用空間大于-XX:PretenureSizeThreshold時直接分配到老年代
2.MinorGC的時候，Survivor中的內(nèi)存不足了，允許分配擔保時會進入老年代。
3.MinorGC的時候，對象的年齡大于-XX:MaxTenuringThreshold（默認為15）時，進入老年代。對象年齡存在于對象頭中，占4bit。
4.當進行MinorGC的時候，如果在Survivor空間中相同年齡所有對象大小的總和大于Survivor空間的一半，年齡大于或等于該年齡的對象就可以直接進人老年代。

三種GC介紹

MinorGC

從年輕代空間（包括 Eden 和 Survivor 區(qū)域）回收內(nèi)存被稱為 Minor GC，也叫Young GC。因為Java對象大多具備朝生夕死的特征，所以MinorGC非常頻繁，一般回收速度也比較快。一般采用復制算法。

Minor GC觸發(fā)條件

Eden區(qū)域滿了
新生對象需要分配到新生代的Eden，當Eden區(qū)的內(nèi)存不夠時需要進行MinorGC

Major GC/Full GC：

MajorGC：是清理老年代，Major GC發(fā)生過程常常伴隨一次Minor

FullGC：Full GC可以看做是Major GC+Minor GC共同進行的一整個過程，是清理整個堆空間（包括年輕代和老年代，這里不包含永久代，因為永久代在JDK7之前包含方法區(qū)，是一塊與堆分離的區(qū)域；JDK7將靜態(tài)變量從永久代移到堆中；JDK8則完全取消永久代，方法區(qū)存在元空間MetaSpace中，雖然與堆共享一塊內(nèi)存，邏輯上可以認為在堆中，但仍然與堆不相連）。Full GC的速度一般會比 Minor GC慢10倍以上。一般用的是標記整理和標記清除算法

Full GC觸發(fā)條件

上面Minor GC時介紹中Survivor空間不足時，判斷是否允許擔保失敗，如果不允許則進行Full GC。如果允許，并且每次晉升到老年代的對象平均大小>老年代最大可用連續(xù)內(nèi)存空間，也會進行Full GC。
MinorGC后存活的對象超過了老年代剩余空間
方法區(qū)內(nèi)存不足時
System.gc()，可用通過-XX:+ DisableExplicitGC來禁止調(diào)用System.gc
CMS GC異常，CMS運行期間預留的內(nèi)存無法滿足程序需要，就會出現(xiàn)一次“Concurrent Mode Failure”失敗，會觸發(fā)Full GC