JVM內存管理機制和垃圾回收機制

JVM結構

圖片描述：

java源碼編譯成class文件

class文件通過類加載器加載到內存

其中方法區存放的是運行時的常量、靜態變量、類信息等，被所有線程共享

堆空間存放對象，被所有線程共享

棧空間存放的是棧幀，包括局部變量、操作數棧、返回地址等，每一個方法創建一個棧幀

本地方法棧通過本地方法接口實現本地方法的調用

程序計數器是用來記錄程序執行的位置

JAVA代碼編譯

JAVA字節碼執行

類加載機制

Bootstrap ClassLoader：負責加載$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C++實現，不是ClassLoader子類

Extension ClassLoader: 負責加載java平臺中擴展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目錄下的jar包

App ClassLoader: 負責記載classpath中指定的jar包及目錄中class

Custom ClassLoader: 屬于應用程序根據自身需要自定義的ClassLoader，如tomcat、jboss都會根據j2ee規范自行實現ClassLoader

加載過程中會先檢查類是否被已加載，檢查順序是自底向上，從Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐層檢查，只要某個classloader已加載就視為已加載此類，保證此類只所有ClassLoader加載一次。而加載的順序是自頂向下，也就是由上層來逐層嘗試加載此類。

類執行機制

JVM是基于棧的體系結構來執行class字節碼的。線程創建后，都會產生程序計數器（PC）和棧（Stack），程序計數器存放下一條要執行的指令在方法內的偏移量，棧中存放一個個棧幀，每個棧幀對應著每個方法的每次調用，而棧幀又是有局部變量區和操作數棧兩部分組成，局部變量區用于存放方法中的局部變量和參數，操作數棧中用于存放方法執行過程中產生的中間結果。

JVM內存組成

堆

所有通過new創建的對象的內存都在堆中分配，其大小可以通過-Xmx和-Xms來控制。堆被劃分為新生代和舊生代，新生代又被進一步劃分為Eden和Survivor區，最后Survivor由From Space和To Space組成，結構圖如下所示：

• 新生代：新建的對象都是用新生代分配內存，Eden空間不足的時候，會把存活的對象轉移到Survivor中，新生代大小可以由-Xmn來控制，也可以用-XX:SurvivorRatio來控制Eden和Survivor的比例
• 舊生代：用于存放新生代中經過多次垃圾回收仍然存活的對象

棧

每個線程執行每個方法的時候都會在棧中申請一個棧幀，每個棧幀包括局部變量區和操作數棧，用于存放此次方法調用過程中的臨時變量、參數和中間結果

本地方法棧

用于支持native方法的執行，存儲了每個native方法調用的狀態

方法區

存放了要加載的類信息、靜態變量、final類型的常量、屬性和方法信息。JVM用持久代（Permanet Generation）來存放方法區，可通過-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize來指定最小值和最大值

垃圾回收機制

JVM針對新生代和舊生代采用了不同的GC

新生代的GC

新生代通常存活時間較短，因此基于Copying算法來進行回收，所謂Copying算法就是掃描出存活的對象，并復制到一塊新的完全未使用的空間中，對應于新生代，就是在Eden和From Space或To Space之間copy。

新生代采用空閑指針的方式來控制GC觸發，指針保持最后一個分配的對象在新生代區間的位置，當有新的對象要分配內存時，用于檢查空間是否足夠，不夠就觸發GC。

用java visualVM來查看，能明顯觀察到新生代滿了后，會把對象轉移到舊生代，然后清空繼續裝載，當舊生代也滿了后，就會報outofmemory的異常，如下圖所示：

在執行機制上JVM提供了串行GC（Serial GC）、并行回收GC（Parallel Scavenge）和并發GC（ParNew）。

串行GC
在整個掃描和復制過程采用單線程的方式來進行，適用于單CPU、新生代空間較小及對暫停時間要求不是非常高的應用上，是client級別默認的GC方式，可以通過-XX:+UseSerialGC來強制指定

并行回收GC
在整個掃描和復制過程采用多線程的方式來進行，適用于多CPU、對暫停時間要求較短的應用上，是server級別默認采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC來強制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4來指定線程數

并行GC
與舊生代的并發GC配合使用

舊生代的GC

舊生代與新生代不同，對象存活的時間比較長，比較穩定，因此采用標記（Mark）算法來進行回收，所謂標記就是掃描出存活的對象，然后再進行回收未被標記的對象，回收后對用空出的空間要么進行合并，要么標記出來便于下次進行分配，總之就是要減少內存碎片帶來的效率損耗。

在執行機制上JVM提供了串行GC（Serial MSC）、并行GC（parallel MSC）和并發GC（CMS）。

你吃飯吃到一半，電話來了，你一直到吃完了以后才去接，這就說明你不支持并發也不支持并行。
你吃飯吃到一半，電話來了，你停了下來接了電話，接完后繼續吃飯，這說明你支持并發。
你吃飯吃到一半，電話來了，你一邊打電話一邊吃飯，這說明你支持并行。

指定方式新生代GC方式舊生代GC方式

-XX:+UseSerialGC	串行GC	串行GC
-XX:+UseParallelGC	并行回收GC	并行GC
-XX:+UseConeMarkSweepGC	并行GC	并發GC
-XX:+UseParNewGC	并行GC	串行GC
-XX:+UseParallelOldGC	并行回收GC	并行GC
-XX:+ UseConeMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC	串行GC	并發GC
不支持的組合	1、-XX:+UseParNewGC -XX:+UseParallelOldGC 2、-XX:+UseParNewGC -XX:+UseSerialGC

轉載于:https://www.cnblogs.com/cenzhongman/p/8464928.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的JVM内存管理机制和垃圾回收机制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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