1、堆(heap) 基本概念:

JVM管理的内存叫堆(heap);在32Bit操作系统上有4G的限制,一般来说Windows下为2G,而Linux下为3G;64Bit的就没有这个限制。


JVM初始分配的内存由-Xms指定,默认是物理内存的1/64但小于1G。


JVM最大分配的内存由-Xmx指定,默认是物理内存的1/4但小于1G。


默认空余堆内存小于40%时,JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制,可以由-XX:MinHeapFreeRatio=指定。 


默认空余堆内存大于70%时,JVM会减少堆直到-Xms的最小限制,可以由-XX:MaxHeapFreeRatio=指定。


服务器一般设置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC后调整堆的大小,所以上面的两个参数没啥用。


2、分代/堆模型:


分代是Java垃圾收集的一大亮点,根据对象的生命周期长短,把堆分为3个代:Young,Old和Permanent,根据不同代的特点采用不同的收集算法,可以扬长避短。可参考如下的模型图:

java 堆/Heap和垃圾回收_堆内存

Young(Nursery):年轻代

研究表明大部分对象都是朝生暮死,随生随灭的。所以对于年轻代在GC时都采取复制收集算法,具体算法参考下面的描述;
Young的默认值为4M,随堆内存增大,约为1/15,JVM会根据情况动态管理其大小变化。
Young里面又分为3个区域,一个Eden,所有新建对象都会存在于该区,两个Survivor区,用来实施复制算法。
-XX:NewRatio= 参数可以设置Young与Old的大小比例,-server时默认为1:2,但实际上young启动时远低于这个比率?如果信不过JVM,也可以用-Xmn硬性规定其大小,有文档推荐设为Heap总大小的1/4。
-XX:SurvivorRatio= 参数可以设置Eden与Survivor的比例,默认为32。Survivio大了会浪费,小了的话,会使一些年轻对象潜逃到老人区,引起老人区的不安,但这个参数对性能并不太重要。

Old(Tenured):年老代

年轻代的对象如果能够挺过数次收集,就会进入老人区。老人区使用标记整理算法。因为老人区的对象都没那么容易死的,采用复制算法就要反复的复制对象,很不合算,只好采用标记清理算法,但标记清理算法其实也不轻松,每次都要遍历区域内所有对象,所以还是没有免费的午餐啊。
-XX:MaxTenuringThreshold= 设置熬过年轻代多少次收集后移入老人区,CMS中默认为0,熬过第一次GC就转入,可以用-XX:+PrintTenuringDistribution查看。

Permanent:持久代

装载Class信息等基础数据,默认64M,如果是类很多很多的服务程序,需要加大其设置-XX:MaxPermSize=,否则它满了之后会引起fullgc()或Out of Memory。 注意Spring,Hibernate这类喜欢AOP动态生成类的框架需要更多的持久代内存。一般情况下,持久代是不会进行GC的,除非通过-XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled进行强制设置。

Permanent Generation,主要用来放JVM自己的反射对象,比如类对象和方法对象等。关于这个区,它还提供String pool,看下面的例子:


[java] 

​view plain​

​copy​


  1. String first = "abc";
  2. String second = new String ("abc");

第一个对象存贮在 Permanent Generation ,而第二个对象存储在Heap里面。所以: [java] 

​view plain​

​copy​


  1. String s = "abc";
  2. String p = "abc";

对象s和p指向同一个对象,这样效率大大提高。



3、GC的类型:

当每个代满了之后都会自动促发collection,各收集器触发的条件不一样,当然也可以通过一些参数进行强制设定。主要分为两种类型:

  • Minor Collection:GC用较高的频率对young进行扫描和回收,采用复制算法。
  • Major Collection:同时对Young和Old进行内存收集,也叫Full GC;因为成本关系对Old的检查回收频率要比Young低很多,采用标记清除/标记整理算法。可以通过调用代码System.gc()引发major collection,使用-XX:+DisableExplicitGC禁止它,或设为CMS并发-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent。

更为具体的阐述如下:
由于年轻代进进出出的人多而频繁,所以年轻代的GC也就频繁一点,但涉及范围也就年轻代这点弹丸之地内的对象,其特点就是少量,多次,但快速,称之为Minor Collection。当年轻代的内存使用达到一定的阀值时,Minor Collection就被触发,Eden及某一Survior space(from space)之内存活的的对象被移到另一个空的Survior space(to space)中,然后from space和to space角色对调。当一个对象在两个survivor space之间移动过一定次数(达到预设的阀值)时,它就足够old了,够资格呆在年老代了。当然,如果survivor space比较小不足以容下所有live objects时,部分live objects也会直接晋升到年老代。
Survior spaces可以看作是Eden和年老代之间的缓冲,通过该缓冲可以检验一个对象生命周期是否足够的长,因为某些对象虽然逃过了一次Minor Collection,并不能说明其生命周期足够长,说不定在下一次Minor Collection之前就挂了。这样一定程度上确保了进入年老代的对象是货真价实的,减少了年老代空间使用的增长速度,也就降低年老代GC的频率。
当年老代或者永久代的内存使用达到一定阀值时,一次基于所有代的GC就触发了,其特定是涉及范围广(量大),耗费的时间相对较长(较慢),但是频率比较低(次数少),称之为Major Collection(Full Collection)。通常,首先使用针对年轻代的GC算法进行年轻代的GC,然后使用针对年老代的GC算法对年老代和永久代进行GC。