速记JVM内存模型和垃圾回收策略

一、常用JVM参数

-Xms: 初始堆大小
-Xmx: 最大堆
-Xmn: 新生代大小
-Xss:  栈容量
-PermSize: 方法区大小
-MaxPermSize: 最大方法区大小
-MaxDirectMemorySize:  最大直接内存大小

二、java虚拟机基本结构

.PC寄存器（程序计数器）：线程私有的，记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址。

.java栈（虚拟机栈）：线程私有的，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、动态链接、方法出口等信息。方法的调用到完成对应入栈到出栈的过程。

.本地方法栈：线程私有的，为native方法服务。

.java堆：线程共享的，用于存放对象实例。从内存回收的角度看，分为新生代（eden、from、to）和老年代；从内存分配的角度看，java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（TLAB）。

.方法区（永久代）：线程共享的，用于存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。GC行为比较少，主要针对常量池的回收和对类型的卸载。

5.1 运行时常量池：是方法区的一部分，用于存放编译期生成的字面量和符号引用。

.直接内存：不受java堆大小的限制，直接申请系统的物理内存。

三、垃圾回收策略

主要针对堆区进行回收，方法区收集效率很低。

3.1 垃圾收集算法

3.1.1 标记-清除算法

主要用于老年代，首先标记出所有需要回收的对象，然后统一回收。
优点：简单
缺点：标记和清除的效率都不高，而且会产生大量的内存碎片。

3.1.2 复制算法

将内存分为大小相等的两块，每次只使用一块。当这一块内存用完了，就把存活的对象复制到另一块上，然后清除这一块。
主要用于新生代，把新生代按8::1的比例分，edan区分80%，from存活区和to存活区分10%。回收时，将edan和from（to）中存活的对象一次性复制到to（from）中，然后清理掉，如果存活区空间不足，就分配到老年代。

3.1.3 标记-整理算法

主要用于老年代，标记过程与“标记-清除”算法一样，为解决内存碎片的问题，后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都像一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

3.2 垃圾收集器

3.2.1 Serial（串行）收集器

单线程，串行，用于新生代，使用复制算法，运行在Client模式下。
优点：简单高效。缺点：它进行垃圾回收时，必须暂停其他所有的工作线程，直到收集结束。

3.2.2 Serial Old收集器

单线程，串行，用于老年代，使用标记整理算法，运行在Client模式下。
优点：简单高效。缺点：它进行垃圾回收时，必须暂停其他所有的工作线程，直到收集结束。
如果在Server模式下，它可以和Parallel Scavenge收集器搭配使用；还可以作为CMS收集器的后备预案，在并发收集发生Concurrent Model Failure 时使用。

3.2.3 ParNew收集器

用于新生代，其实就是Serial的多线程版本，它第一次实现了让垃圾收集线程和用户线程（基本上）同时工作，运行在Server模式下。但在单CPU环境下不如Serial。

3.2.4 Parallel（并行） Scavenge（打扫）收集器

用于新生代，使用复制算法，多线程，和ParNew类似。但是它的关注点是吞吐量【吞吐量=运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间）】，其他收集器的关注点是缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间。-XX:MaxGCPauseMillis控制最大垃圾收集停顿时间，-XX:GCTimeRatio设置吞吐量的大小

3.2.5 Parallel Old收集器

是 Parallel Scavenge收集器的老年代版本，多线程，使用“标记-整理”算法。
在注重吞吐量以及CPU资源敏感的场合，可以优先考虑Parallel Scavenge和Parallel Old搭配使用。

3.2.6 CMS收集器

目的是获取最短回收停顿时间 ，使用标记-清除算法。运作过程分为1.初始标记(STW)；.并发标记；.重新标记(STW)；.并发清除。
优点：并发收集、低停顿
缺点：
.因为是并发设计的，所以当CPU不足时，效率会不高；
.由于并发清理阶段，用户线程还在产生垃圾，所以在jdk1.5中，CMS在老年代使用了68%时被激活，jdk1.6中，是92%。要是CMS运行期间内存不足，就会出现“Concurrent Mode Failure”失败，这时虚拟机会启用Serial Old来重新收集，这样停顿时间会更长了。
. 因为是基于“标记-清除”算法，会有大量空间碎片。为了解决这个问题，CMS提供了碎片合并整理过程，但停顿时间更长了。

3.2.7 G1收集器

G1是一款面向服务端应用的垃圾收集器。
特点：并发和并行、分代收集、空间整合、可预测的停顿
运作步骤：初始标记、并发标记、最终标记、筛选回收
使用G1时，它将整个java堆划分为多个大小相等的独立区域(Region)，新生代和老年代不再是物理隔离了，他们都是一部分Region的集合。G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小，优先回收价值最大的Region。
jdk7 默认Parallel Scavenge（新生代）+ Parallel Old（老年代）
jdk8 默认Parallel Scavenge（新生代）+ Parallel Old（老年代）
jdk9 默认G1
-XX:+PrintCommandLineFlagsjvm参数可查看默认设置收集器类型
-XX:+PrintGCDetails可通过打印的GC日志的新生代、老年代名称判断

四、内存分配

.对象优先在Eden分配，当eden内存不足时，系统会发起一次Minor GC。经过一轮GC 后，对象会进入Survivor区，当Survivor区不足时，对象会直接分配到老年代。
.大对象直接进入老年代。
.长期存活的对象将进入老年代。在新生代，每经过一次GC，对象的年龄就加1，当加到15（默认值）时，就进入老年代。