摘要：新生代收集器，復(fù)制算法，并行收集，面向吞吐量要求吞吐量?jī)?yōu)先收集器。吞吐量用戶代碼運(yùn)行時(shí)間用戶代碼運(yùn)行時(shí)間垃圾回收時(shí)間控制最大垃圾收集停頓時(shí)間，大于零的毫秒數(shù)。吞吐量大小，到的整數(shù)，垃圾收集時(shí)間占總時(shí)間的比例，計(jì)算時(shí)間占用比例。

虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)圖

程序計(jì)數(shù)器:

因?yàn)榫€程會(huì)切換,因此每個(gè)線程獨(dú)有一份,用作在執(zhí)行過程中記錄編譯后的class文件行號(hào).

虛擬機(jī)棧:以棧幀為單位存放局部變量.

Native方法棧:和虛擬機(jī)棧類似,不過，一個(gè)本地方法是這樣一個(gè)方法：該方法的實(shí)現(xiàn)由非java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，比如C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。很多其它的編程語(yǔ)言都有這一機(jī)制，比如在C++中，你可以告知C++編譯器去調(diào)用一個(gè)C語(yǔ)言編寫的方法.我們知道，當(dāng)一個(gè)類第一次被使用到時(shí)，這個(gè)類的字節(jié)碼會(huì)被加載到內(nèi)存，并且只會(huì)回載一次。在這個(gè)被加載的字節(jié)碼的入口維持著一個(gè)該類所有方法描述符的list，這些方法描述符包含這樣一些信息：方法代碼存于何處，它有哪些參數(shù)，方法的描述符（public之類）等等。如果一個(gè)方法描述符內(nèi)有native，這個(gè)描述符塊將有一個(gè)指向該方法的實(shí)現(xiàn)的指針。這些實(shí)現(xiàn)在一些DLL文件內(nèi)，但是它們會(huì)被操作系統(tǒng)加載到j(luò)ava程序的地址空間。當(dāng)一個(gè)帶有本地方法的類被加載時(shí)，其相關(guān)的DLL并未被加載，因此指向方法實(shí)現(xiàn)的指針并不會(huì)被設(shè)置。當(dāng)本地方法被調(diào)用之前，這些DLL才會(huì)被加載，這是通過調(diào)用java.system.loadLibrary()實(shí)現(xiàn)的。

方法區(qū):運(yùn)行時(shí)常量池,存放編譯器的字面量和符號(hào)引用,也可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加入.

java堆:存放對(duì)象的實(shí)例,是垃圾回收的主戰(zhàn)場(chǎng),

比如執(zhí)行 new MyClass();

去常量池中尋找,查看類是否被加載.如果沒加載,則加載class.

在java堆中分配內(nèi)存空間,方式有以下兩種:

指針碰撞:把指針向空閑對(duì)象移動(dòng)與對(duì)象占用內(nèi)存大小相等的距離,使用的收集器有Serial、ParNes等

空閑列表:虛擬機(jī)維護(hù)一個(gè)列表,記錄可用的內(nèi)存塊,分配給對(duì)象列表中一塊足夠大的內(nèi)存空間,使用的收集器有CMS等.

如何分配內(nèi)存,由垃圾回收器決定.

內(nèi)存的具體分配過程中有同步和預(yù)留空白區(qū)的方式

內(nèi)存分配好后,再執(zhí)行init()方法,初始化實(shí)例.

對(duì)象頭主要記錄對(duì)象的hashcode，GC標(biāo)記，元數(shù)據(jù)地址，以及關(guān)于對(duì)象鎖的使用，年齡代，偏向線程等。

hash用于快速尋找對(duì)象

對(duì)象頭大小32bit/64bit,由虛擬機(jī)決定

實(shí)例數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)類型,按照相似放在一起.

方式

句柄池

句柄池從堆中劃分

由實(shí)例地址和類型數(shù)據(jù)地址構(gòu)成

指針

可直接通過指針訪問到實(shí)例對(duì)象

優(yōu)劣

句柄的使用,方便了實(shí)例位置的改變,可以不改變引用,但是訪問速度相對(duì)于指針低一些.

1.引用計(jì)數(shù)算法：
給對(duì)象中添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)有一個(gè)地方引用它時(shí)，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；任何時(shí)刻計(jì)數(shù)器都為0的對(duì)象就是不再被使用的，垃圾收集器將回收該對(duì)象使用的內(nèi)存。

可達(dá)性分析算法:

通過一系列的名為GC Root的對(duì)象作為起點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈,當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Root沒有任何引用鏈相連時(shí)，則該對(duì)象不可達(dá)，該對(duì)象是不可使用的，垃圾收集器將回收其所占的內(nèi)存。
實(shí)例的位置:

java虛擬機(jī)棧(棧幀中的本地變量表)中的引用的對(duì)象。

方法區(qū)中的類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象。

方法區(qū)中的常量引用的對(duì)象。

本地方法棧中JNI本地方法的引用對(duì)象。

不可達(dá)對(duì)象到死亡還需要兩次標(biāo)記,第一次,標(biāo)記后進(jìn)入F-Queue隊(duì)列,第二次標(biāo)記時(shí)只有finalize()中有拯救自己的方法的實(shí)例才能自救成功,比如將自己應(yīng)用給其它變量.

方法區(qū)的回收

常量池的回收

沒有被引用,即可被回收

class對(duì)象回收

所有實(shí)例都被回收

所有classLoader都被回收

java.lang.class對(duì)象沒有被任何地方引用,即無法在任何地方使用反射訪問類.

最終是否被回收,還得看JVM參數(shù)配置

標(biāo)記清除算法: 先標(biāo)記判定,再一次性清除.

產(chǎn)生了大量碎片,且效率低下

復(fù)制算法: 把可用內(nèi)存劃分為兩塊,一塊用完后,就將活下來的實(shí)例放到另一塊內(nèi)存區(qū).

優(yōu)缺點(diǎn):沒有了碎片化問題,但內(nèi)存大小減少了一半

標(biāo)記整理算法: 在標(biāo)記-清除算法基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，標(biāo)記階段是相同的標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成之后不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，在移動(dòng)過程中清理掉可回收的對(duì)象，這個(gè)過程叫做整理。

標(biāo)記-整理算法相比標(biāo)記-清除算法的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)存被整理以后不會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)內(nèi)存碎片問題。復(fù)制算法在對(duì)象存活率高的情況下就要執(zhí)行較多的復(fù)制操作，效率將會(huì)變低，而在對(duì)象存活率高的情況下使用標(biāo)記整理算法效率會(huì)大大提高。

分代收集算法: 根據(jù)內(nèi)存中對(duì)象的存活周期不同，將內(nèi)存劃分為幾塊，java的虛擬機(jī)中一般把內(nèi)存劃分為新生代和年老代，當(dāng)新創(chuàng)建對(duì)象時(shí)一般在新生代中分配內(nèi)存空間，當(dāng)新生代垃圾收集器回收幾次之后仍然存活的對(duì)象會(huì)被移動(dòng)到年老代內(nèi)存中，當(dāng)大對(duì)象在新生代中無法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存時(shí)也直接在年老代中創(chuàng)建?，F(xiàn)在的Java虛擬機(jī)就聯(lián)合使用了分代復(fù)制、標(biāo)記-清除和標(biāo)記-整理算法.
java虛擬機(jī)垃圾收集器關(guān)注的內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下：

新生代

研究表明，新生代中98%的對(duì)象是朝生夕死的短生命周期對(duì)象，所以不需要將新生代劃分為容量大小相等的兩部分內(nèi)存，而是將新生代分為Eden區(qū)，Survivor from和Survivor to三部分，其占新生代內(nèi)存容量默認(rèn)比例分別為8：1：1，其中Survivor from和Survivor to總有一個(gè)區(qū)域是空白，只有Eden和其中一個(gè)Survivor總共90%的新生代容量用于為新創(chuàng)建的對(duì)象分配內(nèi)存，只有10%的Survivor內(nèi)存浪費(fèi)，當(dāng)新生代內(nèi)存空間不足需要進(jìn)行垃圾回收時(shí)，仍然存活的對(duì)象被復(fù)制到空白的Survivor內(nèi)存區(qū)域中，Eden和非空白的Survivor進(jìn)行標(biāo)記-清理回收，兩個(gè)Survivor區(qū)域是輪換的。

年老代

年老代中的對(duì)象一般都是長(zhǎng)生命周期對(duì)象，對(duì)象的存活率比較高，因此在年老代中使用標(biāo)記-整理垃圾回收算法。

Java虛擬機(jī)對(duì)年老代的垃圾回收稱為MajorGC/Full GC，次數(shù)相對(duì)比較少，每次回收的時(shí)間也比較長(zhǎng)。

分配

優(yōu)先在Eden上分配,空間不足,虛擬機(jī)發(fā)起minor GC.

大對(duì)象直接進(jìn)入老年代,防止折磨新生代空間.[參數(shù)設(shè)置 -XX:PretrnureSizeThreshold=[字節(jié)數(shù)]]

長(zhǎng)大后的對(duì)象進(jìn)入老年代,在survivor中熬過一次,就長(zhǎng)一歲,15歲時(shí)就進(jìn)入老年代[閾值設(shè)置 -XX:MaxTenuringThreshold=[歲數(shù)]]

相同年齡的對(duì)象,若大于或等于空間的一半,也直接進(jìn)入老年代.

官方使用的HotSpot虛擬機(jī)

默認(rèn)老年代收集器MarkSweep,新生代收集器Scavenge

MarkSweep收集器:是以犧牲吞吐量為代價(jià)來獲得最短回收停頓時(shí)間的垃圾回收器。對(duì)于要求服務(wù)器響應(yīng)速度的應(yīng)用上，這種垃圾回收器非常適合。在啟動(dòng)JVM參數(shù)加上-XX:+UseConcMarkSweepGC ，這個(gè)參數(shù)表示對(duì)于老年代的回收采用CMS。CMS采用的基礎(chǔ)算法是：標(biāo)記—清除。

流程:

初始標(biāo)記 ：在這個(gè)階段，需要虛擬機(jī)停頓正在執(zhí)行的任務(wù)，官方的叫法STW(Stop The Word)。這個(gè)過程從垃圾回收的"根對(duì)象"開始，只掃描到能夠和"根對(duì)象"直接關(guān)聯(lián)的對(duì)象，并作標(biāo)記。所以這個(gè)過程雖然暫停了整個(gè)JVM，但是很快就完成了。
并發(fā)標(biāo)記 ：這個(gè)階段緊隨初始標(biāo)記階段，在初始標(biāo)記的基礎(chǔ)上繼續(xù)向下追溯標(biāo)記。并發(fā)標(biāo)記階段，應(yīng)用程序的線程和并發(fā)標(biāo)記的線程并發(fā)執(zhí)行，所以用戶不會(huì)感受到停頓。
并發(fā)預(yù)清理 ：并發(fā)預(yù)清理階段仍然是并發(fā)的。在這個(gè)階段，虛擬機(jī)查找在執(zhí)行并發(fā)標(biāo)記階段新進(jìn)入老年代的對(duì)象(可能會(huì)有一些對(duì)象從新生代晉升到老年代， 或者有一些對(duì)象被分配到老年代)。通過重新掃描，減少下一個(gè)階段"重新標(biāo)記"的工作，因?yàn)橄乱粋€(gè)階段會(huì)Stop The World。
重新標(biāo)記 ：這個(gè)階段會(huì)暫停虛擬機(jī)，收集器線程掃描在CMS堆中剩余的對(duì)象。掃描從"跟對(duì)象"開始向下追溯，并處理對(duì)象關(guān)聯(lián)。
并發(fā)清理 ：清理垃圾對(duì)象，這個(gè)階段收集器線程和應(yīng)用程序線程并發(fā)執(zhí)行。
并發(fā)重置 ：這個(gè)階段，重置CMS收集器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，等待下一次垃圾回收。

新生代收集器，復(fù)制算法，并行收集，面向吞吐量要求（吞吐量?jī)?yōu)先收集器）。
吞吐量=用戶代碼運(yùn)行時(shí)間/（用戶代碼運(yùn)行時(shí)間+垃圾回收時(shí)間）
-XX:MaxGCPauseMillis：控制最大垃圾收集停頓時(shí)間，大于零的毫秒數(shù)。
-XX:GCTimeRatio：吞吐量大小，0到100的整數(shù)，垃圾收集時(shí)間占總時(shí)間的比例，計(jì)算1/（1+n）gc時(shí)間占用比例。
-XX:UseAdaptiveSizePolicy：打開之后，就不需要設(shè)置新生代大?。?Xmn），Edian，survivor比例及（-XX:SurvivorRatio）晉升老年代年齡（-XX:PretenureSizeThreshold），虛擬機(jī)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況，調(diào)整停頓時(shí)間，吞吐量， GC自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略，區(qū)別parnew。

參數(shù)調(diào)優(yōu)建議

永久代:-XX:PermSize20M -XX:MaxPermSize20M

堆大小: -Xms20M -Xmx20M

新生代: -Xmn10M

Eden與survior比率: -XX:SurvivorRation=8

讓大對(duì)象直接進(jìn)入老年代: -XX:PretrnureSizeThreshold=1B

年齡閾值:-XX:MaxTenuringThreshold=15

日志命令:參考連接