GC学习

java的内存大致可以分为5个区域：堆，方法区，jvm栈，本地方法栈，程序计数器

 

程序计数器：主要用于记录当前线程执行的字节码执行到了第几行。

 

jvm栈：当每个方法执行的时候都会创建一个栈帧（statck frame），栈帧里面存储了局部变量表、操作站、动态链接、方法出口等，局部变量表中存储着方法的相关局部变量，包括各种基本数据类型，对象的引用，返回地址等。在这里一般会有2种异常，当你的线程深度大于虚拟机规定的栈深度的时候，就会产生StatckOverFlowError（栈溢出）。但是一般虚拟的的栈都可以动态地扩展，当你扩展的大小大于分配的内存的时候就会抛出OutOfMemoryError（内存溢出）。

 

本地方法栈：它的实现和jvm栈类似，只是它执行的是native的方法，在很多虚拟机中，会将本地方法栈与虚拟机栈放在一起使用。

 

堆：这是java最大的一块内存区域，也是最重要的一块内存区域，一般在这里存放对象的实例，在逻辑上我们要求堆内存是连续的。我们可以把它想象为一个传送带，每当你创建一格对象的时候它就会往后移动一格，所以java中对象的创建速度很快。

 

方法区：在java虚拟机中，方法区被认为是堆逻辑实现的一部分，在分代收集中把它定为永久代。里面主要存储的是虚拟机已经加载的类信息，final常量、静态变量、编译器即时编译的代码等。运行时常量池是方法区的一部分，用于存储编译时就产生的字面常量，符号引用等。常量池也可以存储运行时生成的常量，比如字符串‘abc’已经在常量池中存在了，那么直接返回字符串在常量池中的地址。

 

在java中一个对象的访问方式

 

怎么理解GC？

要理解GC我们首先要知道java的内存分配和回收机制，概括来说就是分代分配，分代回收。

 

年轻代（Young Generation）：对象被创建时，内存的分配首先发生在年轻代（大对象可以直接被创建在年老代），大部分的对象在创建后很快就不再使用，因此很快变得不可达，于是被年轻代的GC机制清理掉，这个GC机制被称为Minor GC或叫Young GC。注意，Minor GC并不代表年轻代内存不足，它事实上只表示在Eden区上的GC。

　　年轻代可以被分为3个区域：

1. 绝大多数刚创建的对象会被分配在Eden区，其中的大多数对象很快就会消亡。Eden区是连续的内存空间，因此在其上分配内存极快；
2. 最初一次，当Eden区满的时候，执行Minor GC，将消亡的对象清理掉，并将剩余的对象复制到一个存活区Survivor0（此时，Survivor1是空白的，两个Survivor总有一个是空白的）；
3.  下次Eden区满了，再执行一次Minor GC，将消亡的对象清理掉，将存活的对象复制到Survivor1中，然后清空Eden区；
4.  将Survivor0中消亡的对象清理掉，将其中可以晋级的对象晋级到Old区，将存活的对象也复制到Survivor1区，然后清空Survivor0区；
5. 当两个存活区切换了几次（HotSpot虚拟机默认15次，用-XX:MaxTenuringThreshold控制，大于该值进入老年代，但这只是个最大值，并不代表一定是这个值）之后，仍然存活的对象（其实只有一小部分，比如，我们自己定义的对象），将被复制到老年代。

　　从上面的过程可以看出，Eden区是连续的空间，且Survivor总有一个为空。经过一次GC和复制，一个Survivor中保存着当前还活着的对象，而Eden区和另一个Survivor区的内容都不再需要了，可以直接清空，到下一次GC时，两个Survivor的角色再互换。因此，这种方式分配内存和清理内存的效率都极高，这种垃圾回收的方式就是著名的“停止-复制（Stop-and-copy）”清理法（将Eden区和一个Survivor中仍然存活的对象拷贝到另一个Survivor中），这不代表着停止复制清理法很高效，其实，它也只在这种情况下高效，如果在老年代采用停止复制，则效果会很差。

 

年老代（Old Generation）：对象如果在年轻代存活了足够长的时间而没有被清理掉（即在几次Young GC后存活了下来），则会被复制到年老代，年老代的空间一般比年轻代大，能存放更多的对象，在年老代上发生的GC次数也比年轻代少。当年老代内存不足时，将执行Major GC，也叫 Full GC。

 

垃圾回收机制基于的思想是对象必须是“活”的，这么理解对象必须是“活”的呢？其实就是一组活的引用（GC roots），因为一个活的对象必然会被引用，因此我们只要遍历所有GC roots引用的对象，被引用到的对象就是活的。

　　一般是

• 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象；
• 方法区中类静态属性引用的对象；
• 方法区中常量引用的对象；
• 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象；

　　总结就是，方法运行时，方法中引用的对象；类的静态变量引用的对象；类中常量引用的对象；Native方法中引用的对象。

　　被称为是gc roots。

找到了存活的对象要怎么处理了，JVM虚拟机采用了一种自适应的技术：

1.停止复制（stop-and-copy）：jvm虚拟机会暂停程序的运行，然后把存活的对象从旧堆复制到新堆，并使它们紧密地排列，但是这样会有一个问题，就是势必要给jvm虚拟机2倍的内存才能干这种事情。某些jvm虚拟机地做法是在堆里面分配2块较大地内存。还有一个问题就是，一般我们产生的垃圾不会特别多，我们把所有的对象复制过去会很浪费。

2.标记清扫（mark-and-sweep）：它的思路和前面一样，遍历所有的引用，找出存活的对象打上一个标记，当所有对象都打完标记之后，把打上标记的对象清楚掉。

 

我遇到的问题，测试机升级了16G内存的时候，xms和xmx设置为10G出现了GC out of memory的问题。

xms的意思就是堆内存的初始分配空间，xmx的意思就是堆内存的最大分配空间。当可用堆内存小于40%时会设置到xmx，可用堆内存大于70%时会设置到xms。一般建议xms=xmx=内存的70%-75%，为什么要设置一样，因为当xms很小的时候会频繁地触发GC后调整堆内存的大小，这样很浪费。还有一个要注意设置的是新生代和老年代的大小，新生代的意思是所有新创建的对象都会在这里，尽量把新生代设置地大一点，因为如果设置地比较小的话就会频繁地执行Minor GC。但是也不能太大，因为太大会导致老年代很小，老年代太小会引起堆内存碎片的问题。