運行時數據區(qū)（Run-Time Data Areas）

運行時數據區(qū)

• 本地方法區(qū)：方法區(qū)和堆一樣，也是被所有線程共享的內存區(qū)域。它存儲已被虛擬機加載的類信息，常量，靜態(tài)變量，即時編譯后的代碼數據。
• 虛擬機棧（JVM Stacks）：每個Java虛擬機線程都有一個私有Java虛擬機棧，與線程同時創(chuàng)建。每個方法執(zhí)行的同時都會創(chuàng)建一個棧，用于存儲局部變量表，操作數棧，動態(tài)鏈接，方法出口等信息，每一個方法從調用到直至完成的過程，對應著一個棧在虛擬機中入棧到出棧的過程。
• 本地方法棧：與虛擬機棧發(fā)揮的作用類似，他們之間的區(qū)別是：虛擬機棧是為虛擬機執(zhí)行Java方法提供服務；本地方法棧是為虛擬機執(zhí)行native方法服務。
• 堆（Heap ）：堆是所有線程之間共享的內存區(qū)域。堆是運行時數據區(qū)，從中分配所有類實例和數組的內存。堆是在虛擬機啟動時創(chuàng)建的。
• 程序計數器（PC Register)：JVM支持多線程同時執(zhí)行，每個線程都有自己的PC Register，線程正在執(zhí)行的方法叫當前方法。如果該方法不是 native方法，則PC Register包含當前正在執(zhí)行的Java虛擬機指令的地址。如果線程當前正在執(zhí)行該方法是native方法，則Java虛擬機PC Register的值未定義。
• 運行時常量池：是方法區(qū)的一部分。Class文件除了版本，字段，方法，接口等描述信息外，還有一項信息是常量池，用于存放編譯期生成的字面量和符號的引用，這部分內容將在類加載后進入方法區(qū)的運行時常量池存放。

Java的內存結構

JVM內存結構

常用JVM配置參數

• -Xms jvm初始的堆內存大小，默認為物理內存的1/64，等價于 -XX:InitialHeapSize=
• -Xmx jvm最大的堆內存大小，默認為物理內存的1/4,等價于 -XX:MaxHeapSize=
• -Xss 設置單個線程棧的大小，默認512k-1024k，等價于 -XX:ThreadStackSize
• -Xmn 設置新生代的大小，默認為堆空間的1/3
• -XX:MetaSpaceSize:設置元空間的大小，元空間本質和永久代類似，都是對JVM規(guī)范中本地方法區(qū)的實現。不過元空間與永久代最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機中，而是使用本地內存，因此默認情況下，元空間的大小僅受物理內存大小的限制。
• -XX:+PrintGCDetails 輸出詳細GC收集日志信息
• -XX:SurvivorRatio:設置新生代中eden（survivorFrom）和S0/S1（survivorTo）的比例
  默認-XX:SurvivorRatio=8,Eden:S0:S1=8:0:0
  SurvivorRatio的值就是默認eden的比例占比，S0和S1占比相同
• -XX:NewRatio:配置新生代和老年代在堆中空間大小的比例
  默認-XX:NewRatio=2,新生代占1，老年代占2，新生代占整個堆內存的1/3
  假如-XX:NewRatio=4,新生代占1，老年代占4，新生代占整個堆內存的1/5
  NewRatio就是設置老年代的占比值，剩下的1給新生代
• -XX:MaxTunuringThreshold 設置垃圾的最大年齡，java8默認為15，如果設置值的話必須在0-15如果設置為0，則年輕代不經過Survivor區(qū)，直接進入年老代，對于老年代比較多的應用，可以提高效率如果設置的的比較大，則年輕代會在Survivor區(qū)進行多次復制，這樣增加 對象在年輕代的存活時間，增加在年輕代即被回收的概率。

垃圾回收算法

1. 什么是垃圾？

簡單來說就是內存中不可能再被使用到的對象空間就是垃圾。

2 如何確定一個對象是垃圾？可以回收

• 引用計數法：如果一個對象的引用為0，則可以回收。但是如果兩個對象相互引用，則這兩個對象永遠不可回收，所以現在基本不使用該方法判斷。
• 枚舉根節(jié)點，可達性分析，Java虛擬機采用的算法?；舅悸肪褪峭ㄟ^一系列名為“GC Roots”的對象作為起始點，開始向下搜索，如果一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時，則說明此對象不可用。也即，給一個集合的引用為根出發(fā)，通過引用關系遍歷圖，能被遍歷到的就判定為存活，沒有被遍歷到的自然判定為死亡。

Java中可以作為GC Roots對象有:

• 虛擬機棧（棧幀中的局部變量區(qū)，也叫局部變量表）中引用的對象
• 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象。
• 方法區(qū)中常量引用的對象。
• 本地方法棧中Native方法引用的對象。
• 線程

3. 常用的垃圾回收算法

復制算法

java堆從GC角度還可以細分為：新生代（Eden區(qū)，From Survivor區(qū)和To Survivor區(qū)，占用1/3的堆空間）和老年代（占據2/3的堆空間）。

Minitor GC的過程（復制-清空-互換）
Eden、SurvivorFrom復制到SurvivorTo，年齡+1；

• 首先，當Eden區(qū)滿的時候，第一次觸發(fā)GC，把還活著的對象拷貝到SuvivorFrom區(qū)，當Eden區(qū)滿再次觸發(fā)GC的時候會掃描Eden區(qū)和SurvivorFrom區(qū)，對這兩個區(qū)域進行垃圾回收，經過這次回收還活著的對象，則直接復制到SuvivorTo區(qū)域（如果對象的年齡達到了老年代，則賦值到老年代），同時把這些對象的年齡+1；
• 清空Eden和SurvivorFrom中的對象，也即復制之后交換，誰空誰是To;
• SurvivorFrom和SurvivorTo互換
• 最后，SurvivorFrom和SurvivorTo互換，原SurvivorTo成為下一次GC時的SurvivorFrom區(qū)，部分對象會在From區(qū)域和To區(qū)域復制來復制去，如此交換15次（由JVM參數MaxTenuringThreshold決定，這個參數默認是15）
• 最終如果還是存活，就存入老年代。

    優(yōu)點：整體復制，沒有產生內存碎片。
    缺點：浪費空間，大對象復制會耗時。

標記清除

先標記出要回收的對象，再統一回收這些要清除的對象。

  優(yōu)點：沒有大面積的復制，節(jié)約內存空間
  缺點：產生內存碎片。

標記整理

標記要回收的對象，再次掃描，并往一端滑動存活的對象。

  優(yōu)點：沒有內存碎片，可以使用bump.
  缺點：移動存活對象的成本，耗時間。

主流的三種算法各有優(yōu)缺點，綜合來看，使用分代收集，復制算法用于年輕代，標記清除，標記整理用于老年代。

GC垃圾回收算法和垃圾收集器的關系？

GC算法（引用計數，復制，標記整理，標記清除）是內存垃圾回收的方法論。垃圾收集器就是GC算法的落地實現。

因為目前為止還沒有出現完美的垃圾回收器出現，更加沒有萬能的收集器，只有針對具體的應用最合適和垃圾回收器，進行分代收集。

4種主要的垃圾收集器

• serial 串行垃圾回收器：他為單線程環(huán)境設計且只使用一個線程進行垃圾回收，會暫停所有的用戶線程所以不適合服務器環(huán)境。
• paraller 并行垃圾回收器：多個垃圾收集線程并行工作，此時用戶的線程是暫停的，適用于科學計算，大數據處理首臺處理等弱交互的場景。
• CMS 并發(fā)垃圾回收器：用戶線程和垃圾回收線程同時執(zhí)行(不一定是并行，有可能交替進行)，不需要停頓用戶線程互聯網公司多使用他，對于響應有時間限制的場景。
• G1垃圾回收器：將堆內存分割為不同的區(qū)域，然后并發(fā)的對其進行垃圾回收。

如何選用合適的垃圾收集器？

組合的選擇：
1、單核的CPU或者小內存，單機程序
-XX:UseSerialGC

2、多CPU，需要最大吞吐量，如后臺計算型應用
-XX:UseParallelGC 或者-XX:UseParallelOldGC

3、多CPU,追求最小停頓時間，最快速響應，如互聯網應用
-XX:+UserConcMarkSweepGC
-XX:+ParNewGC

參考鏈接：JVM官方規(guī)范