Java虚拟机之内存管理

Java虚拟机内存布局

Java内存模型建立在自动内存管理的概念之上。当一个对象不再被一个应用所引用，垃圾回收器就回收它，从而释放相应的内存。JVM从底层操作系统中分配内存，并将它们分为以下几个区域：

• 堆空间（Heap Space）：这是共享的内存区域，用于存储可以被垃圾回收的对象；
• 元代（Metaspace）：与堆一样，是各个线程共享的内存区域。它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。这块区域被称作“永久代（Permanent Generation）”，用于存储被虚拟机加载的类信息等数据。
• 本地方法栈（Native Area）：线程私有。这个区域用于存储基本类型的引用和变量；
• 虚拟机栈：线程私有。
• 程序计数器：线程私有。

堆内存布局

一个有效的管理内存方法是把内存空间划分为不同代，这样垃圾回收器就不用扫描整个堆区。大多数对象的生命周期都很短暂，那些生命周期较长的对象往往直到应用退出后才清除。JVM把堆划分为新生代和老年代，在新生代中，GC可以快速的标记回收“死对象”，而不需要扫描整个Heap中的存活较长时间的“老对象”。
HotSpot又把新生代进一步划分为3个区域：一个相对大一些的区域，称为“Eden区”；两个相对小一点的区域，称为“From幸存区(survivor)”和“To幸存区(survivor)”。当一个Java应用创建了一个对象，这个对象就被存储到Eden中（如果对象过大，会被存储在老年代中）。一旦新生代存储满了，就会在新生代触发一次minor gc（小范围的垃圾回收）。新生代的GC使用复制算法。在GC前，To幸存区(survivor)会被清空，对象保存在Eden区和From幸存区(survivor)中。GC运行时，Eden中的幸存对象被复制到To幸存区(survivor)。针对From幸存区(survivor)中的幸存对象，会考虑对象年龄，如果没有达到阈值(tenuring threshold)，对象会被复制到To 幸存区(survivor)。如果达到阈值，则被复制到老年代中。复制阶段完成后，Eden 和From 幸存区中只保存死对象，可以视为清空。如果在复制过程中To 幸存区被填满了，剩余的对象会被复制到老年代中。最后 From 幸存区和 To幸存区会调换下名字，在下次GC时，To 幸存区会成为From 幸存区，如下图所示，其中黄色表示死对象，绿色表示剩余空间，红色表示幸存对象。

当一个对象存活到一定的周期后，它就会被移动到堆中的老年代（tenured pool）。最后，当老年代被填满时，就会被触发一次full gc或者major gc（完全的垃圾回收），以清理老年代。
一般我们把初生池和幸存池所在的区域合并成为新生代，把老年代所在的区域称为老年代。对应的，在新生代上产生的gc称为minor gc，在老年代上产生的gc称为full gc。当垃圾回收执行的时候，所有的应用线程都要被停止，系统产生一次暂停。minor gc非常频繁，所以被优化的能够快速的回收死对象，是新生代的内存的主要回收方式。major gc运行起来用相对慢得多，因为要扫描非常多的活着的对象。