JVM内存区域划分及垃圾回收

第一部分、闲扯+概述

近来在研读《深入理解java虚拟机》一书，读完之后做个小结，算是记录一下自己的学习所得，在成长的路上，只能死磕。

要理解JVM，就要先从其内存区域划分开始，知道其由几部分构成，再了解各部分的功能，这样就能对其整体有一个了解。

话不多说，总体图先呈上：

可以看到，线程私有的内存区域有虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器，这些区域都不会出现线程安全问题；而线程共享的区域有堆、方法区。

下面对其各个分区域进行介绍。

第二部分：JVM内存区域划分

1、首先是最简单的程序计数器，每个线程都有一个独立的计数器，用来记录线程执行的虚拟机字节码指令。另外，如果是Native方法，则计数器中的

值为undifined。

2、本地方法栈：类似于虚拟机栈，只是此处运行的是native方法

3、虚拟机栈：运行java方法的地方，基本单位是栈帧，一个方法从开始执行到结束的过程，就是一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。（本来

认真准备了两张栈帧跟局部变量表的逻辑示意图，不知道怎么的传不上来，只能省去，<手动擦汗>）

3.1、局部变量表：顾名思义，是存返方法中变量的地方。

局部变量表存放变量的单位是Slot 槽，每个槽都能存放一个32位的变量，64位的由连续的两个槽来存放。如果执行的是非static方法，则第一个槽中

存放的是当前对象的引用，即this。具体存放的引用，是直接或间接能定位到这个对象在堆中的位置的一个值，比如对象的起始地址。

3.2、操作数栈：是LIFO(后入先出)栈，虚拟机就是一个基于操作数栈的执行引擎。在处理数据中处于重要位置。一个32位的数据占据栈中一个容量。比如执行a+b时，字节码

指令会先往栈中压入a跟b，然后iadd指令执行时，将栈顶的两个值a跟b弹出，相加，再压入栈中，完成计算。

3.3、动态链接：存放的是方法区的运行时常量池中此栈帧对应的方法的引用

3.4、返回地址：记录方法执行完之后返回的位置，回到这个位置程序才能正确的继续执行下去。

4、方法区：最主要的功能，便是存放字节码文件、Class对象、常量等

5、堆区：此部分是虚拟机中上连栈下连方法区的中枢之地，也是垃圾收集的重地，可以说基本所有的对象都存放在此区域。

　　 对象在堆区中，由三部分组成：对象头、实体数据、对齐填充

对象头：一般由两部分组成，一部分是用于存放hash值、分代年龄、锁标识的称为Mark Word的区域，另一部分用于存放指向方法区中对象类型的指针(直接指针定位时有)；

实体数据：存放正常的对象数据；

对齐填充：对象的内存占用大小为8字节的整数倍，如果不够，用此部分来填充。

堆区按照垃圾收集区域，划分为两部分：新生代、老年代，一般默认比例是1:2，而在新生代中，又分成了三部分，分别为Eden、Survivor From 、Survivor To ，默认比例

为8:1:1。

第三部分、垃圾回收

触发条件：当内存中可用空间不够时才会触发垃圾回收

什么样的对象会被回收：通过可达性分析算法，如果发现某个对象与GC ROOTS没有连接，则此对象满足被回收的条件。

GC ROOTS定义：1) 虚拟机栈中引用的对象；2)本地方法栈中引用的对象；3) 类静态属性引用的对象；4) 常量引用的对象

如何回收：标记清除算法、复制算法、标记整理算法、分代搜集算法，目前主流虚拟机中使用的就是分代搜集算法

分代搜集算法的过程：JVM开发团队发现，对于新生代中大部分的对象，存活时间都很短，所以新生代使用复制算法，且工作空间与空闲空间之比为9:1(9即上面所说的一个

Eden与Survivor From之和)，因为新生代绝大部分对象会被清理，清理之后还剩下的对象就放在那一份的Survivor To中，如果空间不够，再往老年代放，另外经历过一定次数的

新生代处理还没被回收的对象，也会转移到老年代中；而对于老年代，用标记整理算法或者标记清除算法，因为老年代对象数量庞杂，且大多数不满足清理条件，所以老年代的

垃圾回收耗时长效果相对较差。新生代中Eden区域专门用于存放新对象，如果此区域内存空间不足，则触发新生代GC，此之谓Minor GC；同样老年代空间不足，触发Full GC(亦

称之为Major GC)，耗时长，要尽量避免，一般来说Full GC次数一天不能超过一次。

垃圾收集器：针对新生代跟老年代都有不同的垃圾搜集器，例如针对新生代的有Serial、ParNew等，针对老年代的有CMS、Serial Old等，不同的搜集器之间只能有特定的

几个组合(不能随意地组合使用，会有不兼容)，具体看项目实际情况而定。目前BZ所在公司用的是ParNew与CMS的组合，虽然CMS用的是标记清除算法，会使垃圾收集后的内存

碎片较多，但是万能的前辈们早就想到了这些，提供了-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection指令压缩内存中的碎片，以及-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction指令设置多少次

Full GC后整理内存碎片。

针对垃圾收集这一块，BZ还没有实际动手通过相关知识解决过项目中的问题，目前只是纸上谈兵，后面会摸索一下如何通过工具监控项目中的内存状况，并整理出来。学习之

路，还是要多给自己打打鸡血~