詳解Java GC的工作原理+Minor GC、FullGC

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JVM記憶體管理和JVM記憶體回收 

JVM記憶體組成結構

JVM記憶體結構由堆、棧、本地方法棧、方法區等部分組成，結構圖如下所示：

1)堆

所有通過new建立的對象的記憶體都在堆中分配，其大小可以通過-Xmx和-Xms來控制。堆被劃分為新生代和舊生代，新生代又被進一步劃分為Eden和Survivor區，最後Survivor由FromSpace和ToSpace組成，結構圖如下所示：

新生代。建立的對象都是用新生代分配記憶體，Eden空間不足的時候，會把存活的對象轉移到Survivor中，新生代大小可以由-Xmn來控制，也可以用-XX:SurvivorRatio來控制Eden和Survivor的比例。舊生代用於存放新生代中經過多次記憶體回收 (也即Minor GC) 仍然存活的對象

2)棧

每個線程執行每個方法的時候都會在棧中申請一個棧幀，每個棧幀包括局部變數區和運算元棧，用於存放此次方法調用過程中的臨時變數、參數和中間結果

3)本地方法棧

用於支援native方法的執行，儲存了每個native方法調用的狀態

4)方法區

存放了要載入的類資訊、靜態變數、final類型的常量、屬性和方法資訊。JVM用持久代(PermanetGeneration)來存放方法區，可通過-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize來指定最小值和最大值。介紹完了JVM記憶體組成結構，下面我們再來看一下JVM記憶體回收機制。

JVM記憶體回收機制

JVM分別對新生代和舊生代採用不同的記憶體回收機制

新生代的GC：

新生代通常存活時間較短，因此基於Copying演算法來進行回收，所謂Copying演算法就是掃描出存活的對象，並複製到一塊新的完全未使用的空間中，對應於新生代，就是在Eden和FromSpace或ToSpace之間copy。新生代採用空閑指標的方式來控制GC觸發，指標保持最後一個分配的對象在新生代區間的位置，當有新的對象要分配記憶體時，用於檢查空間是否足夠，不夠就觸發GC。當連續指派至時，對象會逐漸從eden到survivor，最後到舊生代，

用javavisualVM來查看，能明顯觀察到新生代滿了後，會把對象轉移到舊生代，然後清空繼續裝載，當舊生代也滿了後，就會報outofmemory的異常，如所示：

在執行機制上JVM提供了串列GC(SerialGC)、並行回收GC(ParallelScavenge)和並行GC(ParNew)

1)串列GC

在整個掃描和複製過程採用單線程的方式來進行，適用於單CPU、新生代空間較小及對暫停時間要求不是非常高的應用上，是client層級預設的GC方式，可以通過-XX:+UseSerialGC來強制指定

2)並行回收GC

在整個掃描和複製過程採用多線程的方式來進行，適用於多CPU、對暫停時間要求較短的應用上，是server層級預設採用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC來強制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4來指定線程數

3)並行GC

與舊生代的並發GC配合使用

舊生代的GC：

舊生代與新生代不同，對象存活的時間比較長，比較穩定，因此採用標記(Mark)演算法來進行回收，所謂標記就是掃描出存活的對象，然後再進行回收未被標記的對象，回收後對用空出的空間要麼進行合并，要麼標記出來便於下次進行分配，總之就是要減少記憶體片段帶來的效率損耗。在執行機制上JVM提供了串列GC(SerialMSC)、並行GC(parallelMSC)和並發GC(CMS)，具體演算法細節還有待進一步深入研究。

以上各種GC機制是需要組合使用的，指定方式由下表所示：

本文轉自： http://developer.51cto.com/art/201103/248642.htm 
對於Minor GC 和 Full GC的解釋： 

•  新生代 GC（Minor GC）：指發生在新生代的垃圾收集動作，因為 Java 對象大多都具 
  備朝生夕滅的特性，所以 Minor GC 非常頻繁，一般回收速度也比較快。

•  老年代 GC（Major GC  / Full GC）：指發生在老年代的 GC，出現了 Major GC，經常 
  會伴隨至少一次的 Minor GC（但非絕對的，在 ParallelScavenge 收集器的收集策略裡 
  就有直接進行 Major GC 的策略選擇過程） 。MajorGC 的速度一般會比 Minor GC 慢 10 
  倍以上。

虛擬機器給每個對象定義了一個對象年齡（Age）計數器。如果對象在 Eden 出生並經過第一次 Minor GC 後仍然存活，並且能被 Survivor 容納的話，將被移動到 Survivor 空間中，並將對象年齡設為 1。對象在 Survivor 區中每熬過一次 Minor GC，年齡就增加 1 歲，當它的年齡增加到一定程度（預設為 15 歲）時，就會被晉陞到老年代中。對象晉陞老年代的年齡閾值，可以通過參數 -XX:MaxTenuringThreshold 來設定。 

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