Java 1.8 堆内存变化及GC算法

一、Java 1.8 堆内存变化

    JDK8 完全移除永久代 Permanent Generation, 取而代之的是元空间 Metaspace（JVM使用本地内存，存放类的元数据）。

1. 元空间的内存分配模型

    大多数的类元数据分配在本地内存中，其大小受到本地可用内存的限制。可通过MaxMataspaceSize 来设置，当内存占用达到此值，将会触发对死亡对象和类加载器的GC；未设置时，也可根据应用程序运行时需求动态设置。

2. 堆内存的影响

    一些数据，如String等转移到Java Heap中，因此堆空间会不断增加。

二、堆内存的划分

    相比栈内存，堆内存大的多，JVM通过对堆内存划分不同的功能区块实现对堆内存中对象管理。堆内存通常被分为两块区域年轻代(young generation)、长老代(old generation)。

                                     

1. New一个对象的过程：

    一个对象被创建以后首先存放到年轻代中的Eden内存中，如果存活期超几个Survivor之后就会被转移到长老代内存(Old Generation)中。

2. 内存使用过程：

    年轻代将内存分为一块比较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中一块Survivor。当回收时，将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性地复制到另外一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。

    HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例是8:1，也就是说，每次新生代中可用内存空间为整个新生代容量的90%（80%+10%），只有10%的空间会被浪费。

三、GC算法 -- 采取分代GC算法

1. MinorGC是发生在新生代中的GC，由于对象回收概率大，GC频繁且回收速度较快，采用的是复制算法。

2. FullGC是发生在老年代的GC动作，当前主要采用的是标记-清除/整理算法。

    老年代里的对象较少且不那么容易死掉。因此Full GC发生的次数不会那么频繁，并且一次Full GC要比一次Minor GC的时间长。

    标记：（标记活着的对象）采用对象引用遍历，从一组GC Root对象开始（GC Root包括局部变量，静态变量及线程对象），沿着整个对象图上的每条链接，递归确定可到达（reachable）的对象。如果某对象不能从这些根对象的一个（至少一个）到达，则将它作为垃圾收集。在对象遍历阶段，GC必须记住哪些对象可以到达，以便删除不可到达的对象；

    清除：GC删除不可到达的对象。删除时，有些GC只是简单的扫描堆栈，删除未标记的未标记的对象，并释放它们的内存以生成新的对象。

    压缩/整理：这种方法的问题在于内存会分成好多小段，而它们不足以用于新的对象，但是可以将其组合起来。因此，许多GC可以重新组织内存中的对象，并进行压缩（compact），形成可利用的空间。

三、Java 1.8 GC变化

    在执行机制上JVM提供了串行GC(SerialGC)、并行回收GC(ParallelScavenge)和并行GC(ParNew)：

1. 串行GC

    在整个扫描和复制过程采用单线程的方式来进行，适用于单CPU、新生代空间较小及对暂停时间要求不是非常高的应用上，是client级别默认的GC方式，可以通过-XX:+UseSerialGC来指定；

2. Parallel GC -- (Java1.8 的默认GC),它的速度是最快；

    并行回收GC：在新生代采用复制算法，在老年代采用标记-压缩算法，在整个扫描和复制过程采用多线程的方式来进行，适用于多CPU、对暂停时间要求较短的应用上，是server级别默认采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC来指定，用-XX:ParallelGCThreads=4来指定线程数；

3. 并发标记清除收集器

    在新生代中采用复制算法，在老年代采用标记-清除算法（不是标记-压缩）。（ 之所以叫“并发”，是因为在回收过程的某些阶段，回收线程和用户线程同时执行，并不是整个回收过程都可以和用户线程并行）可以通过--XX:+UseConcMarkSweepGC 来指定；

4.G1收集器（Garbage First Collector）

    G1收集器是Java世界最新的收集器，在Java 9中，它将成为默认的垃圾收集器。该收集器采用与上文中提到的收集器不同方式来对待Java对内存，可以通过-XX:+UseG1GC激活该收集器。