JVM GC 机制

一、Java堆内存结构

 

JVM将堆分成了二个大区新生代（Young）和老年代（Old），新生代又被进一步划分为Eden（伊甸园空间）和Survivor（幸存者空间）区，而Survivor由Survivor1和Survivor2组成，也有些人喜欢用FromSpace和ToSpace来代替。这里为什么要将Young划分为Eden、Survivor1、Survivor2这三块，给出的解释是　　

    “Young中的98%的对象都是死朝生夕死，所以将内存分为一块较大的Eden和两块较小的Survivor1、Survivor2，JVM默认分配是8:1:1，每次调用Eden和其中的Survivor1（FromSpace），当发生回收的时候，将Eden和Survivor1（FromSpace）存活的对象复制到Survivor2（ToSpace），然后直接清理掉Eden和Survivor1的空间。”

1.Young Gen Space 空间三个区的内存比例为 eden : s1 : s2 = 8:1:1

2.其中一个幸存者空间必须保持是空的。如果两个幸存者空间都有数据，或者两个空间都是空的，那一定标志着你的系统出现了某种错误

 

新生代（Young generation）: 绝大多数最新被创建的对象会被分配到这里，由于大部分对象在创建后会很快变得不可到达，所以很多对象被创建在新生代，然后消失。对象从这个区域消失的过程我们称之为”minor GC“。

 

老年代（Old generation）: 对象没有变得不可达，并且从新生代中存活下来，会被拷贝到这里。其所占用的空间要比新生代多。也正由于其相对较大的空间，发生在老年代上的GC要比新生代少得多。对象从老年代中消失的过程，我们称之为”major GC“（或者”full GC“）

 

永久代(PermanentGeneration)，用来保存程序运行时长期存活的对象，如类的元数据。但是Java8中已经用meta space完全替代了永久代。jvm参数-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize选项会被忽略。

永久代是在堆内存    之中保存的，但是永久代不会被回收。例如intern()方法，如果永久代中的数据量过大，那么这个程序依然会抛出OutOfMemery异常。

 

（1）对象在内存中移动过程：

1.绝大多数刚刚被创建的对象会存放在伊甸园空间。

2.在伊甸园空间执行了第一次GC之后，存活的对象被移动到其中一个幸存者空间。

3.此后，在伊甸园空间执行GC之后，存活的对象会被堆积在同一个幸存者空间。

4.当一个幸存者空间饱和，还在存活的对象会被移动到另一个幸存者空间。之后会清空已经饱和的那个幸存者空间。

5.在以上的步骤中重复几次依然存活的对象，就会被移动到老年代。

 

（2）对象分配规则：

• 对象优先分配在Eden区，如果Eden区没有足够的空间时，虚拟机执行一次Minor GC。
• 大对象直接进入老年代（大对象是指需要大量连续内存空间的对象）。这样做的目的是避免在Eden区和两个Survivor区之间发生大量的内存拷贝（新生代采用复制算法收集内存）。
• 长期存活的对象进入老年代。虚拟机为每个对象定义了一个年龄计数器，如果对象经过了1次Minor GC那么对象会进入Survivor区，之后每经过一次Minor GC那么对象的年龄加1，知道达到阀值对象进入老年区。
• 动态判断对象的年龄。如果Survivor区中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入老年代。
• 空间分配担保。每次进行Minor GC时，JVM会计算Survivor区移至老年区的对象的平均大小，如果这个值大于老年区的剩余值大小则进行一次Full GC，如果小于检查HandlePromotionFailure设置，如果true则只进行Monitor GC,如果false则进行Full GC。 

 

 

二、Java 垃圾回收流程

 

 

GC流程：

1. 当我们new一个对象的时候，首先会在Eden空间申请一块内存空间；
2. 如果Eden空间不足，则会执行一次MinorGC；在执行MinorGC的过程中，Eden区中存活的对象和其中一块Survivor存活的对象通过复制算法拷贝到另外一块空白的Survivor区中。并且在对象转移的过程中，某些对象到达一定的年龄（这个年龄是动态判断的，最大为15）就会进入到老年代；
3. 如果这个时候空间还不充足，则会执行一次MajorGC，回收Old区；在执行MajorGC的过程是比较耗时的，并且会至少触发一次MinorGC（要腾出Eden区空间）；
4. 如果这个时候空间还不充足，则会执行一次FullGC（包含新生代、年老代、永久化的GC）；
5. 如果这个时候空间还不充足，则会抛出OOM异常。

 

GC 类型：

• Minor GC 针对新生代的 GC，Eden区满了之后会触发，Servivor区满了不会触发。
• Major GC 针对老年代的 GC
• Full GC 针对新生代、老年代、永久带的 GC。这个从GC打印日志也可以看出来

 

 

MinorGC

年轻代是所有新对象产生的地方。当年轻代内存空间被用完时，就会触发垃圾回收。这个垃圾回收叫做MinorGC。年轻代被分为3个部分——Enden区和两个Survivor区。

新对象在年轻代产生，当年轻代空间占满后，会触发MinorGC开始垃圾回收，大多数新建对象位于Eden区，Eden区满后触发一次MinorGC，存活下来的对象转到survivor0区，survivor0区满后触发执行MinorGC，survivor0区存活对象全部转入survivor1区，这样保证一段时间内总有一个survivor区为空。经过多次MinorGC仍然存活的对象会转入老年代，这是由设定的年龄阈值来决定的。

 

MajorGC

老年代空间存储长期存活的对象，老年代占满时会触发MajorGC，花费时间较长，由于垃圾回收会导致“stoptheworld”事件，即所有线程都会停下来等待垃圾回收执行完成，所以对响应要求高的应用应尽量减少发生MajorGC，如微博后台程序发生MajorGC就会导致前台页面刷新超时，若是股票等实时交易应用发生MajorGC导致响应超时，可能会给客户带来损失，这都是系统调优要考虑到的问题。

在分代收集算法中，由于年轻代中对象的存活率低，通常使用复制算法进行垃圾回收，老年代一般使用”标记-清理”或”标记-整理”算法回收存活率较高的对象。

 

Minor和Full GC有什么不一样？

• 新生代GC（Minor GC）：指发生在新生代的垃圾收集动作，因为Java对象大多都具备朝生夕死的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
• 老年代GC（Major GC/Full GC）：指发生在老年代的GC，出现Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但并非绝对的，在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程）。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。

 

 

JDK1.8后与JDK1.8之前

• Jdk1.6及之前：常量池分配在永久代 。
• Jdk1.7：有，但已经逐步“去永久代” 。
• Jdk1.8及之后：无(java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space,这种错误将不会出现在JDK1.8中)。元空间使用的是直接内存。jdk1.8取消永久代的目的是为了将hotspot与jrockit两个虚拟机的标准联合为一个。