java jvm 詳解：

關于jvm的相關知識

一、堆內存和棧內存

1、jvm中的棧內存主要存儲的是基本類型的變量和對象的引用

2、jvm中的堆內存主要存儲的是用new來創(chuàng)建的對象和數組，可變長字符串（StringBuilder和StringBuffered）都是存儲在堆內存的

使用堆的優(yōu)點是動態(tài)分配存儲空間，更靈活，但缺點是由于要動態(tài)分配內存，所以存儲速度較慢；而使用棧速度就比較快，也可以實現數據的共享，但缺點是棧中的數據大小和生存期是必須確定的，缺乏靈活性

3、靜態(tài)存儲分配是存儲靜態(tài)變量和靜態(tài)代碼塊的

二、jvm的認識

jvm即java虛擬機，它屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺相關的信息，使java程序只生成在java虛擬機上運行的目標代碼（字節(jié)碼），這樣就可以實現跨平臺運行；

它的原理是：java源文件經過java編譯器編譯成字節(jié)碼程序，通過jvm將每一條指令翻譯成不同平臺的機器碼，通過特定的平臺運行；

jvm的內存區(qū)域主要分為：方法區(qū)，jvm棧，堆，本地方法棧，程序計數器

程序計數器:用于記錄當前執(zhí)行到的那個指令，這是唯一一個沒有oom情況的區(qū)域；

jvm棧：線程私有，每個線程創(chuàng)建的同時都會創(chuàng)建jvm棧，它存放的是當前線程中局部的基本變量，部分返回結果以及stack frame，還有對象的引用地址；

堆：線程共享，用來存儲一些對象以及數組；既然共享，就需要加鎖，所以導致開銷大；

方法區(qū)：這個方法區(qū)對應的是持久代，它存放的是類的信息（名稱、修飾符等等）、類中的靜態(tài)變量、類中用final定義的常量等等；

本地方法棧：用來支持native方法的執(zhí)行，用來儲存每個native方法的調用狀態(tài)；

java垃圾回收主要是針對堆和方法區(qū)：堆分為新生代和老年代，一般剛剛new出來的對象都會被放入到新生代；而新生代又分為Eden區(qū)和兩個Survivor區(qū)；

垃圾回收的機制就是：首先判斷出哪些對象是垃圾，即不再被使用，然后利用相應的算法（標記-清除算法、復制算法、標記-整理算法、分代收集算法）對垃圾進行回收；

1、標記-清除算法：

分兩個階段，標記階段和清除階段，首先標記出需要被回收的對象，然后再回收標記對象所占有的空間；

 它的實現比較簡單，但是缺點就是容易產生內存碎片，導致后續(xù)需要為大對象分配空間時找不到足夠的內存而提前觸發(fā)一次新的垃圾回收動作；

2、復制算法：

復制算法為了解決標記-清除算法的缺點，它將內存按容量劃分成大小相等的兩塊區(qū)域，每次只使用其中的一塊；當一塊用完了之后，就將還存活著的對象復制到另外一塊區(qū)域，然后再把使用過的那一塊區(qū)域清理掉，這樣就不容易出現碎片；

解決了內存碎片的問題，但是缺點是將使用的內存減少到了原來的一半，并且復制的效率跟存活下來的對象數量有關，當數量很大時，效率大大降低；

3、標記-整理算法

為了解決復制算法的缺陷，標記-整理算法誕生，標記階段也跟標記-清除算法一樣，先把需要回收的對象標記出來，但是它不是直接回收，而是將存活的對象都向另一邊移動，然后清理掉邊界以外的內存；

4、分代收集算法

這是目前用的最多的一個算法，它的核心思想是根據對象的存活周期將內存劃分為若干個不同的區(qū)域，一般情況下將堆區(qū)劃分為新生代和老年代，老年代的特點就是每次垃圾回收時需要回收的對象比較少，而新生代的就比較多，所以采取不一樣的算法；

目前新生代大部分采用的是復制算法，但實際上并不是按照1:1的比例來劃分新生代的空間的，一般來說是將新生代劃分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden空間和其中的一塊Survivor空間，當進行回收時，將Eden和Survivor中還存活的對象復制到另一塊Survivor空間中，然后清理掉Eden和剛才使用過的Survivor空間。

而由于老年代的特點是每次回收都只回收少量對象，一般使用的是標記-整理（Mark-Compact）算法。

注意，在堆區(qū)之外還有一個代就是永久代（Permanet Generation），它用來存儲class類、常量、方法描述等。對永久代的回收主要回收兩部分內容：廢棄常量和無用的類。

那么我們怎么確定什么對象是“垃圾”呢？

方法一、引用計數法：

在java中是通過引用來和對象進行關聯的，也就是說如果要操作對象，必須通過引用來進行。那么很顯然一個簡單的辦法就是通過引用計數來判斷一個對象是否可以被回收。不失一般性，如果一個對象沒有任何引用與之關聯，則說明該對象基本不太可能在其他地方被使用到，那么這個對象就成為可被回收的對象了。這種方式成為引用計數法。

優(yōu)點：實現簡單，效率高

缺點：無法解決循環(huán)引用的問題

方法二、可達性分析法：

該方法的基本思想是通過一系列的“GC Roots”對象作為起點進行搜索，如果在“GC Roots”和一個對象之間沒有可達路徑，則稱該對象是不可達的，不過要注意的是被判定為不可達的對象不一定就會成為可回收對象。被判定為不可達的對象要成為可回收對象必須至少經歷兩次標記過程，如果在這兩次標記過程中仍然沒有逃脫成為可回收對象的可能性，則基本上就真的成為可回收對象了。

哪些對象可以成為GC Roots呢？

1.jvm棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象。
2.方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象。
3.方法區(qū)中常量引用的對象
4.本地方法棧中JNI（即一般說的Native方法）引用的對象。

對于程序員來說，我們也可以通過一些方法來減少GC開銷：

1、不要顯示地調用System.gc()方法

2、盡量減少臨時對象的使用

3、對象不用的時候顯示地設置為null

4、盡量使用StringBuilder來代替String累加字符串

5、能用基本類型的變量（int long），就不要用對象（Integer、Long）

6、盡量少使用靜態(tài)對象變量

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