JVM

JVM

线程私有

PC：当前线程所执行的字节码的行号指示器

虚拟机栈：描述java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁。

本地方法区：和虚拟机栈作用相似，区别是虚拟机栈为执行java方法服务，而本地方法栈则为Native方法服务。

 

线程共享

堆(运行时数据区)：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的角度还可以细分成：新生代(Eden区、From Survivor区和To Survivor区)和老年代。

方法区/永久代：用来存储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。运行时常量池，用来存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放在方法区的运行时的常量池。

 

JVM运行时内存

 

新生代：用来存放新生的对象，由于新生代会频繁触发MinorGC进行垃圾回收，所以新生代又分为Eden区、SurvivorFrom区和SurvivorTo三个区。

MinorGC采用复制算法（复制->清空->互换）

1 ： eden 、 servicorFrom 复制到 ServicorTo ，年龄 + 1

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）；

2 ： 清空 eden 、 servicorFrom

然后，清空Eden和ServicorFrom中的对象；

3 ： ServicorTo和 ServicorFrom互换

最后，ServicorTo和ServicorFrom互换，原ServicorTo成为下一次GC时的ServicorFrom 区。

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。

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。

在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。

 

垃圾回收与算法

如何确定垃圾：

1.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。

 

2.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。

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

1.虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。

2.方法区中类静态属性引用的对象。

3.方法区中常量引用的对象。

4.本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

 

垃圾收集算法：

1.标记清除算法

最基础的垃圾回收算法，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。

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。

2.复制算法

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。

这种算法虽然实现简单，内存效率高，不易产生碎片，但是最大的问题是可用内存被压缩到了原 本的一半。且存活对象增多的话，Copying算法的效率会大大降低。

3.标记整理算法

标记阶段和标记清除算法相同，标记后不是清理对象，而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。

4.分代收集算法

分代收集法是目前大部分JVM所采用的方法，其核心思想是根据对象存活的不同生命周期将内存 划分为不同的域，一般情况下将GC堆划分为老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young Generation)。老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收，新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量垃圾需要被回收，因此可以根据不同区域选择不同的算法。