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深入了解Java GC的工作原理

更新時(shí)間：2016年06月17日 11:36:04 投稿：jingxian

下面小編就為大家?guī)?lái)一篇深入了解Java GC的工作原理。小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在就分享給大家，也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過(guò)來(lái)看看吧

JVM學(xué)習(xí)筆記之JVM內(nèi)存管理和JVM垃圾回收的概念，JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)由堆、棧、本地方法棧、方法區(qū)等部分組成，另外JVM分別對(duì)新生代下載地址和舊生代采用不同的垃圾回收機(jī)制。

首先來(lái)看一下JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)，它是由堆、棧、本地方法棧、方法區(qū)等部分組成，結(jié)構(gòu)圖如下所示。

JVM學(xué)習(xí)筆記 JVM內(nèi)存管理和JVM垃圾回收

JVM內(nèi)存組成結(jié)構(gòu)

JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)由堆、棧、本地方法棧、方法區(qū)等部分組成，結(jié)構(gòu)圖如下所示：

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1)堆

所有通過(guò)new創(chuàng)建的對(duì)象的內(nèi)存都在堆中分配，其大小可以通過(guò)-Xmx和-Xms來(lái)控制。堆被劃分為新生代和舊生代，新生代又被進(jìn)一步劃分為Eden和Survivor區(qū)，最后Survivor由FromSpace和ToSpace組成，結(jié)構(gòu)圖如下所示：

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新生代。新建的對(duì)象都是用新生代分配內(nèi)存，Eden空間不足的時(shí)候，會(huì)把存活的對(duì)象轉(zhuǎn)移到Survivor中，新生代大小可以由-Xmn來(lái)控制，也可以用-XX:SurvivorRatio來(lái)控制Eden和Survivor的比例舊生代。用于存放新生代中經(jīng)過(guò)多次垃圾回收仍然存活的對(duì)象

2)棧

每個(gè)線程執(zhí)行每個(gè)方法的時(shí)候都會(huì)在棧中申請(qǐng)一個(gè)棧幀，每個(gè)棧幀包括局部變量區(qū)和操作數(shù)棧，用于存放此次方法調(diào)用過(guò)程中的臨時(shí)變量、參數(shù)和中間結(jié)果

3)本地方法棧

用于支持native方法的執(zhí)行，存儲(chǔ)了每個(gè)native方法調(diào)用的狀態(tài)

4)方法區(qū)

存放了要加載的類信息、靜態(tài)變量、final類型的常量、屬性和方法信息。JVM用持久代(PermanetGeneration)來(lái)存放方法區(qū)，可通過(guò)-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize來(lái)指定最小值和最大值。介紹完了JVM內(nèi)存組成結(jié)構(gòu)，下面我們?cè)賮?lái)看一下JVM垃圾回收機(jī)制下載地址。

JVM垃圾回收機(jī)制

JVM分別對(duì)新生代和舊生代采用不同的垃圾回收機(jī)制

新生代的GC：

新生代通常存活時(shí)間較短，因此基于Copying算法來(lái)進(jìn)行回收，所謂Copying算法就是掃描出存活的對(duì)象，并復(fù)制到一塊新的完全未使用的空間中，對(duì)應(yīng)于新生代，就是在Eden和FromSpace或ToSpace之間copy。新生代采用空閑指針的方式來(lái)控制GC觸發(fā)，指針保持最后一個(gè)分配的對(duì)象在新生代區(qū)間的位置，當(dāng)有新的對(duì)象要分配內(nèi)存時(shí)，用于檢查空間是否足夠，不夠就觸發(fā)GC。當(dāng)連續(xù)分配對(duì)象時(shí)，對(duì)象會(huì)逐漸從eden到survivor，最后到舊生代，

用javavisualVM來(lái)查看，能明顯觀察到新生代滿了后，會(huì)把對(duì)象轉(zhuǎn)移到舊生代，然后清空繼續(xù)裝載，當(dāng)舊生代也滿了后，就會(huì)報(bào)outofmemory的異常，如下圖所示：

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在執(zhí)行機(jī)制上JVM提供了串行GC(SerialGC)、并行回收GC(ParallelScavenge)和并行GC(ParNew)

1)串行GC

在整個(gè)掃描和復(fù)制過(guò)程采用單線程的方式來(lái)進(jìn)行，適用于單CPU、新生代空間較小及對(duì)暫停時(shí)間要求不是非常高的應(yīng)用上，是client級(jí)別默認(rèn)的GC方式，可以通過(guò)-XX:+UseSerialGC來(lái)強(qiáng)制指定

2)并行回收GC

在整個(gè)掃描和復(fù)制過(guò)程采用多線程的方式來(lái)進(jìn)行，適用于多CPU、對(duì)暫停時(shí)間要求較短的應(yīng)用上，是server級(jí)別默認(rèn)采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC來(lái)強(qiáng)制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4來(lái)指定線程數(shù)

3)并行GC

與舊生代的并發(fā)GC配合使用

舊生代的GC：

舊生代與新生代不同，對(duì)象存活的時(shí)間比較長(zhǎng)，比較穩(wěn)定，因此采用標(biāo)記(Mark)算法來(lái)進(jìn)行回收，所謂標(biāo)記就是掃描出存活的對(duì)象，然后再進(jìn)行回收未被標(biāo)記的對(duì)象，回收后對(duì)用空出的空間要么進(jìn)行合并，要么標(biāo)記出來(lái)便于下次進(jìn)行分配，總之就是要減少內(nèi)存碎片帶來(lái)的效率損耗。在執(zhí)行機(jī)制上JVM提供了串行GC(SerialMSC)、并行GC(parallelMSC)和并發(fā)GC(CMS)，具體算法細(xì)節(jié)還有待進(jìn)一步深入研究。

以上各種GC機(jī)制是需要組合使用的，指定方式由下表所示：

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