Java内存管理机制详解

Java内存管理机制

本文将介绍Java虚拟机所管理的内存区域以及内存回收问题：

• 1、Java虚拟机所管理的内存区域
• 2、内存回收问题
  <1>：常用垃圾收集算法
  <2>：JVM如何判断一个对象已经消亡可以被回收
  <3>：如何设置JVM参数

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1、Java虚拟机所管理的内存区域

Java内存区域分为五部分：分别是方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆和程序计数器。
其结构图如下：

其中方法区和堆是所有线程共享的数据区。其他三部分是线程隔离的。
各个区域的具体情况如下：

1. 程序计数器：
   可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器，类似组原中的计数器，指定下一条要执行的指令。

2. Java虚拟机栈：
   线程私有，生命周期跟随着线程，虚拟机栈所描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表，操作数栈，动态链表，方法出口信息等。

3. 本地方法栈：
   为虚拟机使用的Native方法服务。

4. Java堆
   所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动的时候创建，此区域的唯一目的是存放对象实例。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，收集器基本采用分代回收算法。

5. 方法区
   各个线程共享的区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据。总的来说，该区域类似C++中的静态存储区。

2、JVM内存回收问题（GC）

<1> 常用的基本垃圾回收算法

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（1）标记-清除算法
首先标记出所有需要回收的对象，然后回收所有需要回收的对象。
缺点是会使内存不连续，无法分配大内存块
（2）标记-清除-压缩算法
这种垃圾回收算法对上一种进行了优化，内存回收后进行一次内存优化压缩，跟操作系统里的内存紧缩相似。
缺点是会造成内存间不停的拷贝复制，性能非常差。
（3）标记-清除-复制算法
这种垃圾回收算法首先将内存空间分为两块相同的区域A和B，在内存回收时将A中还存活的内存块复制到B中，然后一次性清空A。
缺点是：对内存的要求大一些，长期复制拷贝上也会受到影响。

这三种是基础的垃圾回收算法，Java中使用的是分代收集算法，主要根据对象存活期将内存进行划分为两部分：

新生代 （3）复制算法进行回收 老年代 （2）标记-清除-压缩算法进行回收

<2> 如何判断一个对象可以被回收

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（1）引用计数器法
思想十分简单，引用某一对象，计数器便加1，引用失效就减1，计数器为零的对象便是可以回收的。
Java并没有使用这种方法，因为不能很好解决循环引用的问题。
（2）通过根搜索算法
通过一系列的名为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象没有任何引用链相连时，该对象即为不可达，无法引用该对象。
可以作为GC Roots的对象：

虚拟机栈（栈帧中的本变量表）中引用的对象 方法区中的类静态属性引用的对象 方法区中的常量引用对象 本地方法栈中的JNI引用的对象

<3> 如何设置JVM中堆的大小以及年轻代中的Eden区和Survivor区

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参数 含义 解释 -xms 初始堆大小 空余堆内存小于40%的时候，JVM会增大堆直到-xms的最大限制 -xmx 最大堆大小 空余堆内存大于70%的时候，JVM会减小堆直到-xms的最小限制 -xmn 年轻代大小 -xxsurivorRatio Eden区与Survivor区的大小比值 设置为8,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8,一个Survivor区占整个年轻代的1/10

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