我对JVM的理解

1.jvm内存 区域结构：

 

2.分类

①线程私有：

• 程序计数器：是当前线程所执行的字节码的行号指示器。当正在执行java方法时，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址（当前指令的地址）。如果为Native方法，则为空。（唯一一个不会出现OutOfMemoryError的区域）
• java虚拟机：用来描述java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个“栈帧”，用于存储：局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。
• 本地方法栈：本地方法栈和java虚拟机栈是类似的，区别是虚拟机栈是为java方法提供服务，而本地方法栈是为Native方法服务。

②线程共享：

• java堆：是被线程共享的一块内存区域，创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。由于现代 VM 采用分代收集算法, 因此 Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代(Eden 区、From Survivor 区和 To Survivor 区)和老年代。
• 方法区（永久代）：用于存储被 JVM 加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

3.JVM运行时内存（Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代(Eden 区、From Survivor 区和 To Survivor 区)和老年代）

①新生代：是用来存放新生的对象。一般占据堆的 1/3 空间。由于频繁创建对象，所以新生代会频繁触发MinorGC 进行垃圾回收。新生代又分为 Eden 区、ServivorFrom、ServivorTo 三个区。

• Eden 区：Java 新对象的出生地（如果新创建的对象占用内存很大，则直接分配到老年代）。当 Eden 区内存不够的时候就会触发 MinorGC对新生代区进行一次垃圾回收。
• From Servivor：上一次 GC 的幸存者，作为这一次 GC 的被扫描者
• To Servivor：保留了一次 MinorGC 过程中的幸存者。

②MinorGC 的过程（复制->清空->互换），MinorGC 采用复制算法

 

• eden、servicorFrom 复制到 ServicorTo，年龄+1（默认情况下年龄到达 15 的对象会被移到老生代中。）
  • 首先，把 Eden 和 ServivorFrom 区域中存活的对象复制到 ServicorTo 区域（如果有对象的年龄以及达到了老年的标准，则赋值到老年代区），同时把这些对象的年龄+1（如果 ServicorTo 不够位置了就放到老年区）；
• 清空 eden、servicorFrom
  • 然后，清空 Eden 和 ServicorFrom 中的对象；
• ServicorTo 和 ServicorFrom 互换
  • 最后，ServicorTo 和 ServicorFrom 互换，原 ServicorTo 成为下一次 GC 时的 ServicorFrom区。

③老年代：主要存放应用程序中生命周期长的内存对象。

• 老年代的对象比较稳定，所以 MajorGC 不会频繁执行。在进行 MajorGC 前一般都先进行了一次 MinorGC，使得有新生代的对象晋身入老年代，导致空间不够用时才触发。当无法找到足够大的连续空间分配给新创建的较大对象时也会提前触发一次 MajorGC 进行垃圾回收腾出空间。
• MajorGC 采用标记清除算法：首先扫描一次所有老年代，标记出存活的对象，然后回收没有标记的对象。MajorGC 的耗时比较长，因为要扫描再回收。MajorGC 会产生内存碎片，为了减少内存损耗，我们一般需要进行合并或者标记出来方便下次直接分配。当老年代也满了装不下的时候，就会抛出 OOM（Out of Memory）异常。

④永久代：指内存的永久保存区域，主要存放 Class 和 Meta（元数据）的信息,Class 在被加载的时候被放入永久区域，它和和存放实例的区域不同,GC 不会在主程序运行期对永久区域进行清理。所以这也导致了永久代的区域会随着加载的 Class 的增多而胀满，最终抛出 OOM 异常。

⑤JAVA8 与元数据：Java8 中，永久代已经被移除，被一个称为“元数据区”（元空间）的区域所取代。元空间的本质和永久代类似，元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。类的元数据放入 native memory, 字符串池和类的静态变量放入 java 堆中，这样可以加载多少类的元数据就不再由MaxPermSize 控制, 而由系统的实际可用空间来控制。

 

4.垃圾回收与算法

①如何确定垃圾要被回收

• 引用计数法：在 Java 中，引用和对象是有关联的。如果要操作对象则必须用引用进行。因此，很显然一个简单的办法是通过引用计数来判断一个对象是否可以回收。简单说，即一个对象如果没有任何与之关联的引用，即他们的引用计数都不为 0，则说明对象不太可能再被用到，那么这个对象就是可回收对象（解决不了循环引用问题）。
• 可达性分析：为了解决引用计数法的循环引用问题，Java 使用了可达性分析的方法。通过一系列的“GC roots”对象作为起点搜索。如果在“GC roots”和一个对象之间没有可达路径，则称该对象是不可达的。要注意的是，不可达对象不等价于可回收对象，不可达对象变为可回收对象至少要经过两次标记过程。两次标记后仍然是可回收对象，则将面临回收。

②垃圾回收算法

• 标记清除算法（Mark-Sweep）：分为两个阶段，标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清除阶段回收被标记的对象所占用的空间。

图解：

注：从图中我们就可以发现，该算法最大的问题是内存碎片化严重，后续可能发生大对象不能找到可利用空间的问题。

• 复制算法（copying）：为了解决 Mark-Sweep 算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用的内存清掉。

图解：