本文整理自周志明老師的《深入理解Java虛擬機(jī)-JVM高級(jí)特性與最佳實(shí)踐》第3版的第二章和第三章。
加上了一些網(wǎng)上拼拼湊湊的圖片，個(gè)人認(rèn)為很多博客復(fù)制來(lái)復(fù)制去，最后的東西都看不懂，所以從書(shū)里碼了一下知識(shí)點(diǎn)，也用作自己記憶。

一、一個(gè)命令

上面的結(jié)果顯示了 jvm 的模式：

Client VM(-client)，為在客戶端環(huán)境中減少啟動(dòng)時(shí)間而優(yōu)化；
Server VM(-server)，為在服務(wù)器環(huán)境中最大化程序執(zhí)行速度而設(shè)計(jì)。

在文件路徑：jdk-11.0.7+10\lib 下面可以更改 jvm.cfg 文件來(lái)決定是采用哪個(gè)模式，具體操作就是更改文件里面 Client 和 Server 這兩行的位置，誰(shuí)在上就是選擇誰(shuí)。

二、JVM 的內(nèi)存區(qū)域與內(nèi)存溢出異常

如上圖所示，是 Java 虛擬機(jī)規(guī)范規(guī)定的，jvm 管理的內(nèi)存區(qū)域。

• 灰色部分，即方法區(qū)和堆這兩個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，是所有線程共享的數(shù)據(jù)區(qū)。
• 而白色部分，包括程序計(jì)數(shù)器、java虛擬機(jī)棧、本地方法棧，叫線程隔離的數(shù)據(jù)區(qū)，或者叫線程私有的內(nèi)存。這三塊內(nèi)存區(qū)域隨線程生，隨線程死。

每個(gè)部分的詳細(xì)介紹如下：

2.1 pc 寄存器( Program Counter)

也可叫程序計(jì)數(shù)器。是一塊較小的內(nèi)存空間，可以看作是當(dāng)前線程執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。

在虛擬機(jī)的概念模型（注意只是概念）里，字節(jié)碼解釋器工作的時(shí)候就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取嚇一跳需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，顯然，分支循環(huán)等基礎(chǔ)功能都要靠這個(gè)計(jì)數(shù)器。

由于多線程實(shí)際上是線程輪流切換實(shí)現(xiàn)的，所以線程切換后為了能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每個(gè)線程都要有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器。如果線程執(zhí)行的是一個(gè) java 方法，計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址；如果正在執(zhí)行的是本地方法，計(jì)數(shù)器的值則為空（Undefined）。

此內(nèi)存區(qū)域是唯一個(gè)在java虛擬機(jī)規(guī)范里沒(méi)有規(guī)定任何 OutOfMemoryError情況的區(qū)域。

2.2 java 虛擬機(jī)棧

棧是方法執(zhí)行的線程內(nèi)存模型。每個(gè)方法執(zhí)行的時(shí)候，jvm都會(huì)同步創(chuàng)建一個(gè)棧幀用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧等到，方法被調(diào)用直到執(zhí)行完畢，就是對(duì)應(yīng)一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧里從入棧到出棧的過(guò)程。

大多情況棧主要指的是虛擬機(jī)棧里局部變量表的部分（實(shí)際上的劃分要更復(fù)雜）。局部變量表存放了各種基本java數(shù)據(jù)類型、對(duì)象引用和 returnAddress 類型（指向了一條字節(jié)碼指令的地址）。這些數(shù)據(jù)類型在局部變量表中以局部變量槽（Slot）來(lái)表示，其中64位長(zhǎng)的long和double類型占用兩個(gè)槽，其他的占一個(gè)。在編譯期間，局部變量表的空間就會(huì)分配完成，方法運(yùn)行期間不會(huì)改變局部變量表的大小。

java虛擬機(jī)規(guī)范對(duì)這個(gè)內(nèi)存區(qū)域規(guī)定了兩種異常：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)允許的深度，會(huì)拋出StackOverflowError；如果Java棧容量可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，當(dāng)擴(kuò)展的時(shí)候無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存會(huì)拋出OutOfMemoryError。

2.3 本地方法棧

本地方法棧和 java 虛擬機(jī)棧類似，區(qū)別只是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行 Java 方法，本地方法棧是為虛擬機(jī)使用到的本地方法服務(wù)。

因此本地方法棧也會(huì)在棧深度溢出或者棧擴(kuò)展失敗時(shí)分別拋出拋出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 異常。

2.4 java 堆

java 堆在虛擬機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候建立，它是 java 程序最主要的內(nèi)存工作區(qū)域。

java堆的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例。在JVM所管理的內(nèi)存中，堆區(qū)是最大的一塊，堆區(qū)也是Java GC機(jī)制所管理的內(nèi)存區(qū)域。需要注意，java堆只是邏輯上的連續(xù)區(qū)域，物理上可以不連續(xù)。

提到垃圾回收的時(shí)候總會(huì)說(shuō)堆的區(qū)域劃分，但是實(shí)際上java虛擬機(jī)規(guī)范沒(méi)有規(guī)定，所謂的劃分是各種虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的風(fēng)格決定的。這部分后面垃圾回收的時(shí)候還會(huì)講。

java堆可以固定大小，也可以實(shí)現(xiàn)成可擴(kuò)展，當(dāng)前主流的虛擬機(jī)都是按照可擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)，基于 -Xmx和-Xms參數(shù)來(lái)設(shè)定。

異常：如果堆內(nèi)存不夠，并且堆也無(wú)法擴(kuò)展，拋出OutOfMemoryError。

2.5 方法區(qū)

用來(lái)存儲(chǔ)已經(jīng)被虛擬機(jī)加載的類型信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼緩存等數(shù)據(jù)。

在java虛擬機(jī)里把他描述為堆的一個(gè)邏輯部分，但是又要和堆區(qū)分開(kāi)，還有一個(gè)別名叫“非堆”。類加載子系統(tǒng)負(fù)責(zé)從文件系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)中加載 Class 信息（ ClassLoader 就是這個(gè)區(qū)域下的組件），加載的類信息就存放于方法區(qū)。（可以看到，這里保存的東西都是唯一份的東西）

關(guān)于垃圾回收的永久代，一般都是指的方法區(qū)，原因是當(dāng)時(shí)的hotspot虛擬機(jī)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)把垃圾收集器的分代設(shè)計(jì)擴(kuò)展到了這里，或者說(shuō)使用永久代實(shí)現(xiàn)了方法區(qū)，后來(lái)因?yàn)檫@種方法更容易內(nèi)存溢出，永久代的設(shè)計(jì)已經(jīng)被取消：到j(luò)dk8完全放棄永久代，使用本地內(nèi)存的中元空間來(lái)替代這部分的功能。

異常：無(wú)法滿足新的內(nèi)存分配需求，拋出OutOfMemoryError。

• 運(yùn)行時(shí)常量池：是方法區(qū)的一部分，用來(lái)存放編譯器生成的各種字面量和符號(hào)引用，在類加載后這些內(nèi)容都會(huì)進(jìn)入方法區(qū)的常量池。

既然是方法區(qū)的一部分，顯然是受到方法區(qū)內(nèi)存的限制，如果常量池?zé)o法再申請(qǐng)到內(nèi)存，會(huì)拋出拋出OutOfMemoryError。

2.6 直接內(nèi)存

直接內(nèi)存指的就已經(jīng)不屬于虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域的部分了，java虛擬機(jī)規(guī)范也沒(méi)有定義這塊內(nèi)存。

java在jdk1.4 后，引入了 **NIO **類，允許 java 程序通過(guò)native函數(shù)庫(kù)直接分配堆外的內(nèi)存，然后通過(guò)java堆里的 DirectByteBuffer對(duì)象作為對(duì)這一塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作，在某些場(chǎng)景中能夠提高性能，因?yàn)楸苊饬?java 堆和 native 堆的數(shù)據(jù)來(lái)回復(fù)制。

異常：頻繁使用也可能導(dǎo)致拋出OutOfMemoryError。畢竟雖然沒(méi)有收到j(luò)ava堆的限制，可是還是會(huì)受到本機(jī)的內(nèi)存、以及處理器尋址空間的限制

三、垃圾回收算法

3.1 概述

上面的內(nèi)存區(qū)域里，線程獨(dú)有的三個(gè)區(qū)域，并不需要過(guò)多考慮回收問(wèn)題，因?yàn)榉峙浜突厥毡容^確定。

Java堆和方法區(qū)這兩個(gè)區(qū)域則有著很顯著的不確定性：一個(gè)接口的多個(gè)實(shí)現(xiàn)類需要的內(nèi)存可能會(huì)不一樣，一個(gè)方法所執(zhí)行的不同條件分支所需要的內(nèi)存也可能不一樣，只有處于運(yùn)行期間，我們才能知道程序究竟會(huì)創(chuàng)建哪些對(duì)象，創(chuàng)建多少個(gè)對(duì)象，這部分內(nèi)存的分配和回收是動(dòng)態(tài)的。

對(duì)于方法區(qū)，永久代的遺留問(wèn)題關(guān)注比較多，最主要的垃圾回收算法還都是關(guān)注堆內(nèi)存。

垃圾收集器所關(guān)注的正是這部分內(nèi)存該如何管理，我們討論的相關(guān)算法也是針對(duì)這部分內(nèi)存。

從如何判定對(duì)象消亡的角度處罰，垃圾收集算法可以分為“引用計(jì)數(shù)式”（Reference Counting GC）和 “ 追蹤式”（Tracing GC）兩類。主流的 java 虛擬機(jī)都采用的第二種。所以下面講的算法都是這種模式下面的。

3.2 判斷對(duì)象是否需要回收

垃圾回收第一件事要做的就是，確定哪些對(duì)象死了，哪些活著，死了的才要進(jìn)行回收。對(duì)于判斷，一般有兩種算法。

1. 引用計(jì)數(shù)法（Reference Counting）

給對(duì)象添加一引用計(jì)數(shù)器，被引用一次計(jì)數(shù)器值就加 1；當(dāng)引用失效時(shí)，計(jì)數(shù)器值就減 1；計(jì)數(shù)器為 0 時(shí)，對(duì)象就是不可能再被使用的，簡(jiǎn)單高效。

存在問(wèn)題：無(wú)法解決對(duì)象之間相互循環(huán)引用的問(wèn)題，要想采用這個(gè)算法，還需要很多的額外處理。

2. 可達(dá)性分析算法

通過(guò)一系列的稱為 "GC Roots" 的對(duì)象作為起始節(jié)點(diǎn)集合，從這些節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，根據(jù)引用關(guān)系向下搜索，搜索所走過(guò)的路徑稱為引用鏈（Reference Chain），當(dāng)一個(gè)對(duì)象到 GC Roots 沒(méi)有任何引用鏈相連時(shí)，則證明此對(duì)象是不可能再被使用的。

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可達(dá)性分析算法是當(dāng)前主流商用程序語(yǔ)言的內(nèi)存管理子系統(tǒng)采用的算法。

3. 哪些對(duì)象可以作為 GC Roots 呢？

java 技術(shù)體系里，固定可作為 GC Roots 的對(duì)象包括以下幾種：

• 在虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象。比如各個(gè)線程被調(diào)用的方法堆棧中使用到的參數(shù)、局部變量、臨時(shí)變量等；
• 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象，比如java類的引用類型靜態(tài)變量；
• 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象，比如字符串常量池里的引用；
• 本地方法棧JNI（也就是通常說(shuō)的本地方法）中引用的對(duì)象；
• java虛擬機(jī)內(nèi)部的引用，比如基本數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的 Class 對(duì)象，一些常駐的異常對(duì)象，和系統(tǒng)類加載器；
• 所有被同步鎖（synchronized關(guān)鍵字）持有的對(duì)象；
• 反應(yīng) java 虛擬機(jī)內(nèi)部情況的 JMXBean、JVMTI 中注冊(cè)的回調(diào)、本地代碼緩存等。

除了這些，還會(huì)有一些臨時(shí)加入的對(duì)象，共同構(gòu)成 GC Roots 集合。

4. 方法區(qū)的垃圾回收

前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，主要的收集區(qū)域是堆，而且方法區(qū)垃圾收集的性價(jià)比也比較低。比如在 hotspot 虛擬機(jī)采用了元空間來(lái)實(shí)現(xiàn)永久代，在這個(gè)區(qū)域沒(méi)有垃圾收集行為。

如果要回收，方法區(qū)的垃圾收集主要回收兩部分內(nèi)容：廢棄的常量和不再使用的類型。

回收廢棄常量與回收J(rèn)ava堆中的對(duì)象非常類似。都是基于判斷是否還有對(duì)象引用指向這個(gè)常量。常量池中其他類(接口)、方法、字段的符號(hào)引用也與此類似。

而判斷類型的回收要滿足三個(gè)條件：

1. 該類的所有實(shí)例已經(jīng)被回收，也就是堆中不再存在該類以及任何派生子類的實(shí)例；
2. 加載該類的類加載器已經(jīng)被回收（這個(gè)條件很難達(dá)成）；
3. 該類對(duì)應(yīng)的 java.lang.Class 對(duì)象沒(méi)有在任何地方被引用，無(wú)法在任何地方通過(guò)反射訪問(wèn)該類的方法。

3.3 分代收集理論

網(wǎng)上很多都說(shuō)是分代收集算法，但是顯然這并不是具體的算法，更像一種策略，選擇組合各種具體的算法，周志明老師的書(shū)上寫的是分代收集理論。

分代就是結(jié)合堆的區(qū)域劃分，然后講回收對(duì)象根據(jù)年齡不同放到不同區(qū)域，這樣的基礎(chǔ)上可以對(duì)某一區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行垃圾回收，當(dāng)然，分代收集策略、對(duì)應(yīng)的內(nèi)存分代，都有消亡的趨勢(shì)。

分代至少會(huì)分為新生代和老年代兩個(gè)區(qū)域，新生代垃圾收集結(jié)束后，還存活的對(duì)象會(huì)逐步晉升到老年代存放，具體結(jié)合這一節(jié)的收集算法，區(qū)域的劃分下一節(jié)會(huì)講解。

在內(nèi)存分出不同的區(qū)域后，對(duì)不同區(qū)域的回收也起了不同的名字：

• Minor GC / Young GC（新生代收集）：目標(biāo)只是新生代區(qū)域的收集；
• Major GC / Old GC（老年代收集）：目標(biāo)只是老年代的垃圾收集；
• Mix GC（混合收集）：目標(biāo)是收集整個(gè)新生代+部分老年代的垃圾收集。目前只有 G1 收集器有這種行為。

以上三個(gè)都叫 Partial GC，也就是部分收集。還有一種收集：

• Full GC（整堆收集）：收集整個(gè) java 堆和方法區(qū)的垃圾收集。

3.4 具體的垃圾回收算法

之前看網(wǎng)上有的說(shuō)法講最早、基本的垃圾回收算法是

引用計(jì)數(shù)（Reference Counting）：有一個(gè)引用就加一個(gè)技術(shù)，少一個(gè)引用就減一個(gè)計(jì)數(shù)，垃圾回收的時(shí)候就收集計(jì)數(shù)為 0 的。

但是現(xiàn)在我明白了，這玩意確實(shí)劃分的有點(diǎn)亂，引用計(jì)數(shù)正如 3.2 講到的，應(yīng)該算到 如何判斷垃圾是否需要回收的算法里，不應(yīng)該算在垃圾回收算法里。

所以仍然按照深入理解java虛擬機(jī)書(shū)里講的，分為三個(gè)算法。

3.4.1 標(biāo)記-清除算法（Mark-Sweep）

掃描GC Roots集合：

• 第一階段，從引用根節(jié)點(diǎn)，開(kāi)始標(biāo)記所有被引用的對(duì)象；
• 第二階段，遍歷整個(gè)堆，把未標(biāo)記的對(duì)象清除。
• 也可以反過(guò)來(lái)，標(biāo)記未被引用的對(duì)象，然后清除未被標(biāo)記的。

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缺點(diǎn)：

• 效率很不穩(wěn)定，如果堆包含大量對(duì)象，而大部分都要被收集，那么這個(gè)操作過(guò)程執(zhí)行效率一直降低；
• 內(nèi)存空間碎片化，如上圖可以看的很明顯，垃圾收集執(zhí)行完后空間碎片過(guò)多，可能會(huì)導(dǎo)致以后程序運(yùn)行的時(shí)候需要分配大對(duì)象的時(shí)候找不到連續(xù)內(nèi)存從而又提前觸發(fā)垃圾收集。

3.4.2 標(biāo)記-復(fù)制算法（簡(jiǎn)稱復(fù)制算法）

把內(nèi)存劃分為兩個(gè)相等的區(qū)域，每次只用一個(gè)區(qū)域，一個(gè)內(nèi)存用完就開(kāi)始執(zhí)行算法：

• 把這個(gè)區(qū)域仍然存活的對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)區(qū)域（這一步顯然還是要先標(biāo)記的）；
• 然后把這個(gè)區(qū)域一次清理（省掉了上一種方法的第二次遍歷）。

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優(yōu)點(diǎn)：

簡(jiǎn)單、高效，而且解決了產(chǎn)生空間碎片的問(wèn)題。

缺點(diǎn)：

需要 2 倍內(nèi)存，總是有一半空的，可用的也只有一半，太浪費(fèi)了。

3.4.3 標(biāo)記-整理（Mark-Compact）

結(jié)合標(biāo)記清除算法的第一步，第二步并不采用直接清理，而是讓所有對(duì)象都向內(nèi)存空間的固定一端挪動(dòng)，最后清理掉邊界之外的內(nèi)存。

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優(yōu)點(diǎn)：

顯然，進(jìn)行垃圾收集后不會(huì)產(chǎn)生碎片。

缺點(diǎn)：

“整理”的過(guò)程，或者說(shuō)移動(dòng)，如果是在老年代，每次都沉積著大量對(duì)象，移動(dòng)的過(guò)程顯然會(huì)是一個(gè)很負(fù)重的操作，必須全程暫停用戶應(yīng)用程序。這種停頓還被設(shè)計(jì)者描述為 Stop the world。

權(quán)衡：：

• 如果移動(dòng)，那么缺點(diǎn)已經(jīng)說(shuō)過(guò)了；
• 如果不移動(dòng)，那么要通過(guò)更復(fù)雜的策略解決內(nèi)存碎片問(wèn)題，而內(nèi)存的訪問(wèn)本身又是用戶程序最頻繁的操作，額外的負(fù)擔(dān)會(huì)影響應(yīng)用程序的吞吐量。

也就是說(shuō)，如果移動(dòng)，內(nèi)存回收會(huì)更復(fù)雜，如果不移動(dòng)，內(nèi)存分配會(huì)更復(fù)雜。從整個(gè)程序的吞吐量來(lái)看，移動(dòng)會(huì)更劃算。

注意：因?yàn)橛?strong>標(biāo)記的過(guò)程，通常都是需要停頓用戶線程來(lái)進(jìn)行的，只是總體來(lái)說(shuō)，最后一種有整理的過(guò)程，前兩種的停頓時(shí)間就會(huì)短一些。

四、JVM堆內(nèi)存分代策略

需要再次強(qiáng)調(diào)的是：

從回收內(nèi)存的角度看，由于現(xiàn)代垃圾收集器大部分都是基于上一節(jié)所說(shuō)的，分代收集理論設(shè)計(jì)的，區(qū)域劃分僅僅是一部分垃圾收集器的共同特性或者說(shuō)設(shè)計(jì)風(fēng)格而已,而非某個(gè)Java虛擬機(jī)具體實(shí)現(xiàn)的固有內(nèi)存布局,更不是《Java虛擬機(jī)規(guī)范》里對(duì)Java堆的進(jìn)一步細(xì)致劃分。

尤其到 G1 收集器的出現(xiàn)后，已經(jīng)打破了固有的策略，往后，垃圾收集器技術(shù)的更新也會(huì)帶來(lái)更多的策略，而不是分代。

因此我們從分水嶺的前后來(lái)分別介紹。

內(nèi)存分代策略：也就是根據(jù)對(duì)象存活的周期不同，將堆內(nèi)存劃分為幾塊，一般分為新生代、老年代、永久代。

4.1 為什么要分代？

很好理解，因?yàn)楦鞣N對(duì)象示例需要回收的頻率是不一樣的，分區(qū)操作能縮小操作的范圍，結(jié)合上一節(jié)的垃圾回收策略，更好理解。

• 如果沒(méi)有區(qū)域劃分，頻繁進(jìn)行垃圾收集的時(shí)候，遍歷范圍都是所有的對(duì)象，會(huì)嚴(yán)重影響的 GC 效率。
• 有了內(nèi)存分代，根據(jù)不同區(qū)域，采用不同的垃圾收集算法。

4.2 內(nèi)存劃分具體策略

新生代、老年代、永久代（如上一節(jié)所介紹的，永久代后來(lái)已經(jīng)被取締）。

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4.2.1 新生代（Young）

新生代又分為了三塊區(qū)域，他們的空間比例默認(rèn)為 8：1：1。

• Eden（伊甸園，人類創(chuàng)建的地方），就是所有對(duì)象產(chǎn)生的地方；
• From，屬于第一塊 Survivor 區(qū)域；
• To，屬于第二塊 Survivor 區(qū)域。

這么個(gè)比例劃分是因?yàn)樾律睦厥账惴ㄊ?strong>標(biāo)記-復(fù)制算法，設(shè)置這個(gè)比例是為了充分利用內(nèi)存空間。

新生對(duì)象在 Eden 區(qū)分配，除了大對(duì)象，大對(duì)象直接進(jìn)入老年代。

大對(duì)象就是指需要大量連續(xù)內(nèi)存的對(duì)象，就是很大的數(shù)組，或者很長(zhǎng)的字符串。比大對(duì)象更糟糕的就是遇到一個(gè)朝生夕滅的大對(duì)象。

結(jié)合一般在這個(gè)區(qū)域采用標(biāo)記-復(fù)制算法，看一看新生代的垃圾收集過(guò)程：

• 如果 Eden 區(qū)不夠了，就會(huì)開(kāi)始一次 Minor GC，將 Eden 里存活的復(fù)制到 From（Eden空了）；
• 下次 Eden 區(qū)滿了，再執(zhí)行一次 Minor GC，將存活的對(duì)象復(fù)制到 To 中 （Eden空了），同時(shí)，將 From 中消亡的對(duì)象清理掉，將存活的對(duì)象也復(fù)制到 To 區(qū)，然后清空 From 區(qū)（此時(shí) From空）；

在 From 和 To 兩個(gè)區(qū)域的這種切換，顯然就是標(biāo)記復(fù)制的算法，他們兩個(gè)的空間也確實(shí)是 1 : 1。此后從 Eden 區(qū)滿了后再往他們兩個(gè)區(qū)域移動(dòng)的時(shí)候就是交替進(jìn)行。

注意事項(xiàng)：

• 當(dāng)兩個(gè)存活區(qū)切換了幾次（HotSpot虛擬機(jī)默認(rèn)15次）之后，仍然存活的對(duì)象，將被復(fù)制到老年代。實(shí)現(xiàn)方式，就是在不斷的 Minor GC ，這個(gè)復(fù)制的過(guò)程會(huì)給對(duì)象計(jì)算年齡，年齡計(jì)數(shù)器是存儲(chǔ)在對(duì)象頭里的（關(guān)于虛擬機(jī)的對(duì)象頭信息）。
• 除了年齡判斷，hotspot 虛擬機(jī)還有動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判定的策略，如果 survivor 空間相同年齡所有對(duì)象大小總和 >= Survivor 空間的一半，這部分對(duì)象都直接進(jìn)入老年代。

所以可以總結(jié)出有 3 類對(duì)象都會(huì)進(jìn)入老年代：1.大對(duì)象直接進(jìn)；2.在Minor GC 存活15歲后進(jìn)；3.相同年齡對(duì)象成為眾數(shù)，一起進(jìn)。

4.2.2 老年代（Old）

這里的對(duì)象GC 頻率低。

4.2.3 永久代（Permanent）

正如前面所說(shuō)，jdk8以前，很多人愿意把方法區(qū)稱為永久代，本質(zhì)上是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的hotspot虛擬機(jī)選擇把垃圾收集的設(shè)計(jì)擴(kuò)展到了方法區(qū)，或者說(shuō)使用永久代實(shí)現(xiàn)方法區(qū)，使得垃圾收集器能夠管理這部分內(nèi)存，其他虛擬機(jī)不存在這個(gè)概念。

到j(luò)dk8就完全放棄了，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)方法區(qū)的內(nèi)容已經(jīng)改為用本地內(nèi)存的元空間。

這里其實(shí)我有一個(gè)疑問(wèn)，邏輯上本來(lái)方法區(qū)是屬于堆的一塊特殊區(qū)域，現(xiàn)在改用本地直接內(nèi)存來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么在內(nèi)存區(qū)域的劃分上，是應(yīng)該定義為直接內(nèi)存的一塊特殊區(qū)域？

反正說(shuō) jvm 的內(nèi)存區(qū)域的時(shí)候迷迷糊糊的。

五、垃圾回收器

這里指的都是“經(jīng)典”垃圾回收器，是因?yàn)槟壳暗男录夹g(shù)實(shí)現(xiàn)的高性能低延遲收集器還處于實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。

所以記錄一下時(shí)間：現(xiàn)在是2020.09.04，參考的書(shū)是基于 jdk11 的。

5.1 Serial 收集器（復(fù)制算法)

是新生代單線程收集器，標(biāo)記和清理都是單線程，需要其它工作線程暫停，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單高效。

這也是虛擬機(jī)在Client模式下運(yùn)行的默認(rèn)值，可以通過(guò) -XX:+UseSerialGC 來(lái)強(qiáng)制指定。

5.2 Serial Old 收集器(標(biāo)記-整理算法)

老年代單線程收集器，Serial收集器的老年代版本，需要其它工作線程暫停，簡(jiǎn)單高效。

5.3 ParNew 收集器(復(fù)制算法)

新生代收集器，實(shí)質(zhì)上是 Serial 收集器的多線程版本，各種策略都和 Serial 收集器一樣。除了支持多線程并行，沒(méi)有別的優(yōu)點(diǎn)，但是在 jdk7 之前，都會(huì)用他，原因和性能無(wú)關(guān)，原因是：只有他能和 CMS 配合工作。（之后有 G1 了，他就沒(méi)這么高地位了）

5.4 Parallel Scavenge 收集器(復(fù)制算法)

新生代收集器，并行，表面上看起來(lái)的特性和 ParNew 一樣。

但是他的特點(diǎn)是，關(guān)注點(diǎn)不在縮短線程停頓時(shí)間，而關(guān)注如何達(dá)到一個(gè)可控制的吞吐量，什么是吞吐量？

image

Parallel Scavenge+Serial Old 收集器組合回收垃圾（這也是在Server模式下的默認(rèn)值）可用 -XX:+UseParallelGC 來(lái)強(qiáng)制指定，用 -XX:ParallelGCThreads=4 來(lái)指定線程數(shù)。

5.5 Parallel Old 收集器(標(biāo)記-整理算法)

Parallel Scavenge 收集器的老年代版本，并行收集器。

Parallel Scavenge 和 Parallel Old 搭配，產(chǎn)生了一種“吞吐量”優(yōu)先的收集器方案。

5.6 CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（標(biāo)記-清除算法）

老年代收集器。從名字就可以看出來(lái)，是并發(fā)+標(biāo)記清除。一些官方公開(kāi)文檔里害稱之為Concurrent Low Pause Collector，并發(fā)低停頓收集器。

他的收集過(guò)程比較復(fù)雜，分為四步：

1. 初始標(biāo)記；（需要停頓用戶線程，標(biāo)記GC roots能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象，快）
2. 并發(fā)標(biāo)記；（從上一步關(guān)聯(lián)到的對(duì)象遍歷整個(gè)圖，但是是并發(fā)運(yùn)行的，不用停頓用戶線程，慢）
3. 重新標(biāo)記；（修正上一個(gè)階段可能因?yàn)橛脩衾^續(xù)操作又產(chǎn)生變動(dòng)的部分，需要停頓用戶線程，快）
4. 并發(fā)清除。（并發(fā)執(zhí)行，因?yàn)椴恍枰硪苿?dòng)存活對(duì)象）

最大的優(yōu)點(diǎn)就是名字體現(xiàn)出來(lái)的：并發(fā)收集、低停頓。

缺點(diǎn)：

• 對(duì)處理器資源非常敏感，原因就是，雖然你是并發(fā)的，但是你本身相當(dāng)于其他的線程，這是境地總吞吐量的（空間換時(shí)間嘛）；
• 無(wú)法處理浮動(dòng)垃圾。浮動(dòng)垃圾就是說(shuō)，他的四個(gè)步驟里，并發(fā)的兩個(gè)步驟，用戶線程都是在同時(shí)產(chǎn)生垃圾的，只能等到下一次才能處理。所以垃圾收集還需要有額外預(yù)留的空間，否則還會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題；
• 因?yàn)槭菢?biāo)記清除算法，所以有空間碎片以及后續(xù)會(huì)產(chǎn)生的問(wèn)題。

5.7 G1/Garbage First 收集器

這是一個(gè)里程碑式的成果。實(shí)驗(yàn)期完成后，正式商用，到j(luò)dk8后，官方稱之為全功能垃圾收集器（Fullly-Featured Garbage Collector）。

jdk 9 后，G1 也替代了Parallel Scavenge 和 Parallel Old 搭配的組合，稱為服務(wù)端模式下的默認(rèn)收集器，CMS 直接淪落到了不推薦使用。

之前垃圾收集的目標(biāo)都是基于分代的內(nèi)存，要么在新生代工作、要么老年代、要么整個(gè) java 堆。G1 則跳出了這個(gè)牢籠，可以面向堆內(nèi)存的任何部分來(lái)組成回收集（Collection Set，簡(jiǎn)稱 CSet），衡量標(biāo)準(zhǔn)不再是哪個(gè)分代，而是哪塊垃圾最多我去哪快，這就是 G1 收集器的 Mixed GC 模式。

G1 把堆內(nèi)存分為了不同的 Region ，這些 Region 大小相等，各自獨(dú)立。這個(gè)劃分不像以前遵循的那種固定比例，這樣，每個(gè) Region 都可能扮演以前的新生代的 Eden 空間、Survivor空間或者老年代空間，然后垃圾收集器采用不同的策略去收集。

缺點(diǎn)：比CMS有更高的內(nèi)存占用，更高的額外執(zhí)行負(fù)載。