java gc垃圾回收机制

java堆从GC的角度可以细分为:新生代(Dden区,From Survivor区,To Survivor区)和老年代代。

新生代:用来存放新生的对象,一般占堆的三分之一空间,由于频繁创建对象,所有新生代会频繁触发MinorGC进行垃圾回收。新生代又分为Eden区,SurvivorFrom,SurvivorTo三个区,占用空间比例为8:1:1。


新生代

JVM将内存根据分代策略将内存分为三层,新生代所占据的内存、老年代所占据的内存以及永久代,永久代是属于方法区内存的部分,而新生代和老年代都是属于堆内存区域的。

新生代中又继续分为三个子块,Eden区、Survivor from区、Survivor to区,实际上分为三个区的原因是为了方便采用复制-清除(详情请参考深入理解JVM中内存回收策略)策略而采用的策略,复制策略就是将原来存在的内存分为两个相等的区,使用一块进行新生代的内存分配,当要GC时,则将存活的对象复制进入另一块空闲的内存,然后将使用的内存进行清除,从而又有一个空闲区和一个使用区,并且不会有碎片问题。实际上并不需要两个1:1的分区比例,因为一般存活的对象很少,所以JVM聪明的讲新生代占据的总内存分为Eden:Survivor from:Survivor to = 8:1:1三部分,其中Eden就用来分配新的对象内存,Survivor from则用于GC时的复制,那为什么需要两个Survivor区呢,因为复制后Survivor from区虽然现在很整齐,没有碎片,当下一次进行回收时,Eden区和Survivor from区里都存在需要回收的对象,则Survivor from区也会出现碎片。

那么现在,我们看一下上述的五个部分:所有的新生代首先会在Eden区进行内存分配,当Eden区满时会进行一次Minor GC操作,将Eden区进行回收,此时判断存活的对象会被复制进入Survivor from区(年龄加1),对于大对象直接进入老年代,实际上是为了保证Eden区具有充足的空间可用的一种策略,采用-XX:PretenureSizeThreshold参数可以设置多大的对象可以直接进入老年代内存区域。对于长期存活的对象直接进入老年代,实际上时对Eden区到Survivor区过度的一种策略,是为了保证Eden区到Survivor区不会频繁的进行复制一直存活的对象且对Survivor区也能保证不会具有太多的一直占据的内存,采用-XX:MaxTenuringThreshold=数字 参数可以设置对象在经过多少次GC后会被放入老年代(年龄达到设置值,默认为15)。对于动态对象年龄判断,实际上是对Survivor区的一种策略,是为了保证Survivor区具有充足的空间用于分配,动态对象年龄只判断Survivor区是否存在相等对象年龄的对象是否超过Survivor from/to的一半时,直接将超过的对象放入老年代。对于空间分配担保实际上是针对老年代,为了保证老年代的内存区域具有充足的空间,不至于内存溢出的情况出现,在发生MinorGC之前,JVM会判断之前每次晋升到老年代的平均大小是否大于老年代剩余空间的大小,若大于则进行full GC(即回收所有区域),若小于,则还需要查看一个参数HandlePromotionFailure,即是否允许担保失败,因为实际上进入老年代的对象大小在GC前是未知的,这也是为什么采用之前晋升的平均值来进行判断担保,也就是说只是一种预测,并不能代表真实就是有这么多对象晋升,所以若不允许担保失败,即保守的人为一定会有超过剩余老年代区域的对象存入,则还是进行Full GC,否则,进行Minor GC。


老年代

主要存放应用程序中生命周期长的内存对象。老年代的对象比较稳定,所以 MajorGC 不会频繁执行。在进行 MajorGC 前一般都先进行了一次 MinorGC,使得有新生代的对象晋身入老年代,导致空间不够用时才触发。当无法找到足够大的连续空间分配给新创建的较大对象时也会提前触发一次 MajorGC 进行垃圾回收腾出空间。MajorGC 采用标记清除算法:首先扫描一次所有老年代,标记出存活的对象,然后回收没有标记的对象。MajorGC 的耗时比较长,因为要扫描再回收。MajorGC 会产生内存碎片,为了减少内存损耗,我们一般需要进行合并或者标记出来方便下次直接分配。当老年代也满了装不下的时候,就会抛出 OOM(Out of Memory)异常。


永久代

指内存的永久保存区域,主要存放 Class 和 Meta(元数据)的信息,Class 在被加载的时候被放入永久区域,它和和存放实例的区域不同,GC 不会在主程序运行期对永久区域进行清理。所以这也导致了永久代的区域会随着加载的 Class 的增多而胀满,最终抛出 OOM 异常


JAVA8 与元数据

在 Java8 中,永久代已经被移除,被一个称为“元数据区”(元空间)的区域所取代。元空间的本质和永久代类似,元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存。因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制。类的元数据放入 nativememory, 字符串池和类的静态变量放入 java 堆中,这样可以加载多少类的元数据就不再由MaxPermSize 控制, 而由系统的实际可用空间来控制。

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