首先祝大家春節愉快，幾個月前研究了一下JVM的記憶體模型，整理學習心得，共享出來和大家一起學習讨論進步。
一 JVM記憶體模型
Java棧是與每一個線程關聯的，JVM在建立每一個線程的時候，會配置設定一定的棧空間給線程。它主要用來存儲線程執行過程中的局部變量，方法的傳回值，以及方法調用上下文。棧空間随着線程的終止而釋放。
StackOverflowError：如果線上程執行的過程中，棧空間不夠用，那麼JVM就會抛出此異常，這種情況一般是死遞歸造成的。
Java中堆是由所有的線程共享的一塊記憶體區域，堆用來儲存各種JAVA對象，比如數組，線程對象等。
JVM堆一般又可以分為以下三部分：
Ø Perm
Perm代主要儲存class,method,filed對象，這部門的空間一般不會溢出，除非一次性加載了很多的類，不過在涉及到熱部署的應用伺服器的時候，有時候會遇到java.lang.OutOfMemoryError : PermGen space 的錯誤，造成這個錯誤的很大原因就有可能是每次都重新部署，但是重新部署後，類的class沒有被解除安裝掉，這樣就造成了大量的class對象儲存在了perm中，這種情況下，一般重新啟動應用伺服器可以解決問題。
Ø Tenured
Tenured區主要儲存生命周期長的對象，一般是一些老的對象，當一些對象在Young複制轉移一定的次數以後，對象就會被轉移到Tenured區，一般如果系統中用了application級别的緩存，緩存中的對象往往會被轉移到這一區間。
Ø Young
Young區被劃分為三部分，Eden區和兩個大小嚴格相同的Survivor區，其中Survivor區間中，某一時刻隻有其中一個是被使用的，另外一個留做垃圾收集時複制對象用，在Young區間變滿的時候，minor GC就會将存活的對象移到空閑的Survivor區間中，根據JVM的政策，在經過幾次垃圾收集後，任然存活于Survivor的對象将被移動到Tenured區間。
JVM提供了相應的參數來對記憶體大小進行配置。
正如上面描述，JVM中堆被分為了3個大的區間，同時JVM也提供了一些選項對Young,Tenured的大小進行控制。
Ø Total Heap
-Xms ：指定了JVM初始啟動以後初始化記憶體
-Xmx：指定JVM堆得最大記憶體，在JVM啟動以後，會配置設定-Xmx參數指定大小的記憶體給JVM，但是不一定全部使用，JVM會根據-Xms參數來調節真正用于JVM的記憶體
-Xmx -Xms之差就是三個Virtual空間的大小
Ø Young Generation
-XX:NewRatio=8意味着tenured 和 young的比值8：1，這樣eden+2*survivor=1/9
堆記憶體
-XX:SurvivorRatio=32意味着eden和一個survivor的比值是32：1，這樣一個Survivor就占Young區的1/34.
-Xmn 參數設定了年輕代的大小
Ø Perm Generation
-XX:PermSize=16M -XX:MaxPermSize=64M
Thread Stack
-XX:Xss=128K
呵呵，其它的先不說了，就來說說面向對象的設計吧，當然除了面向對象的設計帶來的維護性，複用性和擴充性方面的好處外，我們看看面向對象如何巧妙的利用了堆棧分離。如果從JAVA記憶體模型的角度去了解面向對象的設計，我們就會發現對象它完美的表示了堆和棧，對象的資料放在堆中，而我們編寫的那些方法一般都是運作在棧中，是以面向對象的設計是一種非常完美的設計方式，它完美的統一了資料存儲和運作。
二 JAVA垃圾收集器
垃圾收集提供了記憶體管理的機制，使得應用程式不需要在關注記憶體如何釋放，記憶體用完後，垃圾收集會進行收集，這樣就減輕了因為人為的管理記憶體而造成的錯誤，比如在C++語言裡，出現記憶體洩露時很常見的。
Java語言是目前使用最多的依賴于垃圾收集器的語言，但是垃圾收集器政策從20世紀60年代就已經流行起來了，比如Smalltalk,Eiffel等程式設計語言也內建了垃圾收集器的機制。
所有的垃圾收集算法都面臨同一個問題，那就是找出應用程式不可到達的記憶體塊，将其釋放，這裡面得不可到達主要是指應用程式已經沒有記憶體塊的引用了，而在JAVA中，某個對象對應用程式是可到達的是指：這個對象被根（根主要是指類的靜态變量，或者活躍在所有線程棧的對象的引用）引用或者對象被另一個可到達的對象引用。
引用計數是最簡單直接的一種方式，這種方式在每一個對象中增加一個引用的計數，這個計數代表目前程式有多少個引用引用了此對象，如果此對象的引用計數變為0，那麼此對象就可以作為垃圾收集器的目标對象來收集。
優點：
簡單，直接，不需要暫停整個應用
缺點：
1.需要編譯器的配合，編譯器要生成特殊的指令來進行引用計數的操作，比如每次将對象指派給新的引用，或者者對象的引用超出了作用域等。
2.不能處理循環引用的問題
跟蹤收集器首先要暫停整個應用程式，然後開始從根對象掃描整個堆，判斷掃描的對象是否有對象引用，這裡面有三個問題需要搞清楚：
1．如果每次掃描整個堆，那麼勢必讓GC的時間變長，進而影響了應用本身的執行。是以在JVM裡面采用了分代收集，在新生代收集的時候minor gc隻需要掃描新生代，而不需要掃描老生代。
2．JVM采用了分代收集以後，minor gc隻掃描新生代，但是minor gc怎麼判斷是否有老生代的對象引用了新生代的對象，JVM采用了卡片标記的政策，卡片标記将老生代分成了一塊一塊的，劃分以後的每一個塊就叫做一個卡片，JVM采用卡表維護了每一個塊的狀态，當JAVA程式運作的時候，如果發現老生代對象引用或者釋放了新生代對象的引用，那麼就JVM就将卡表的狀态設定為髒狀态，這樣每次minor gc的時候就會隻掃描被标記為髒狀态的卡片，而不需要掃描整個堆。具體如下圖：
3．GC在收集一個對象的時候會判斷是否有引用指向對象，在JAVA中的引用主要有四種：Strong reference,Soft reference,Weak reference,Phantom reference.
Ø Strong Reference
強引用是JAVA中預設采用的一種方式，我們平時建立的引用都屬于強引用。如果一個對象沒有強引用，那麼對象就會被回收。
public void testStrongReference(){
Object referent = new Object();
Object strongReference = referent;
referent = null;
System.gc();
assertNotNull(strongReference);
}
Ø Soft Reference
軟引用的對象在GC的時候不會被回收，隻有當記憶體不夠用的時候才會真正的回收，是以軟引用适合緩存的場合，這樣使得緩存中的對象可以盡量的再記憶體中待長久一點。
Public void testSoftReference(){
String str = "test";
SoftReference<String> softreference = new SoftReference<String>(str);
str=null;
assertNotNull(softreference.get());
Ø Weak reference
弱引用有利于對象更快的被回收，假如一個對象沒有強引用隻有弱引用，那麼在GC後，這個對象肯定會被回收。
Public void testWeakReference(){
WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<String>(str);
assertNull(weakReference.get());
Ø Phantom reference
标記清除收集器最早由Lisp的發明人于1960年提出，标記清除收集器停止所有的工作，從根掃描每個活躍的對象，然後标記掃描過的對象，标記完成以後，清除那些沒有被标記的對象。
1 解決循環引用的問題
2 不需要編譯器的配合，進而就不執行額外的指令
1．每個活躍的對象都要進行掃描，收集暫停的時間比較長。
複制收集器将記憶體分為兩塊一樣大小空間，某一個時刻，隻有一個空間處于活躍的狀态，當活躍的空間滿的時候，GC就會将活躍的對象複制到未使用的空間中去，原來不活躍的空間就變為了活躍的空間。
複制收集器具體過程可以參考下圖：
1 隻掃描可以到達的對象，不需要掃描所有的對象，進而減少了應用暫停的時間
1．需要額外的空間消耗，某一個時刻，總是有一塊記憶體處于未使用狀态
2．複制對象需要一定的開銷
标記整理收集器汲取了标記清除和複制收集器的優點，它分兩個階段執行，在第一個階段，首先掃描所有活躍的對象，并标記所有活躍的對象，第二個階段首先清除未标記的對象，然後将活躍的的對象複制到堆得底部。标記整理收集器的過程示意圖請參考下圖：
Mark-compact政策極大的減少了記憶體碎片，并且不需要像Copy Collector一樣需要兩倍的空間。
GC的執行時要耗費一定的CPU資源和時間的，是以在JDK1.2以後，JVM引入了分代收集的政策，其中對新生代采用"Mark-Compact"政策，而對老生代采用了“Mark-Sweep"的政策。其中新生代的垃圾收集器命名為“minor gc”，老生代的GC命名為"Full Gc 或者Major GC".其中用System.gc()強制執行的是Full Gc.
Serial Collector是指任何時刻都隻有一個線程進行垃圾收集，這種政策有一個名字“stop the whole world",它需要停止整個應用的執行。這種類型的收集器适合于單CPU的機器。
Serial Copying Collector
此種GC用-XX:UseSerialGC選項配置，它隻用于新生代對象的收集。1.5.0以後.
-XX:MaxTenuringThreshold來設定對象複制的次數。當eden空間不夠的時候，GC會将eden的活躍對象和一個名叫From survivor空間中尚不夠資格放入Old代的對象複制到另外一個名字叫To Survivor的空間。而此參數就是用來說明到底From survivor中的哪些對象不夠資格，假如這個參數設定為31，那麼也就是說隻有對象複制31次以後才算是有資格的對象。
這裡需要注意幾個個問題：
Ø From Survivor和To survivor的角色是不斷的變化的，同一時間隻有一塊空間處于使用狀态，這個空間就叫做From Survivor區，當複制一次後角色就發生了變化。
Ø 如果複制的過程中發現To survivor空間已經滿了，那麼就直接複制到old generation.
Ø 比較大的對象也會直接複制到Old generation,在開發中，我們應該盡量避免這種情況的發生。
Serial Mark-Compact Collector
串行的标記-整理收集器是JDK5 update6之前預設的老生代的垃圾收集器，此收集使得記憶體碎片最少化，但是它需要暫停的時間比較長
Parallel Collector主要是為了應對多CPU，大資料量的環境。
Parallel Collector又可以分為以下兩種：
Parallel Copying Collector
此種GC用-XX:UseParNewGC參數配置,它主要用于新生代的收集,此GC可以配合CMS一起使用。1.4.1以後
Parallel Mark-Compact Collector
此種GC用-XX:UseParallelOldGC參數配置，此GC主要用于老生代對象的收集。1.6.0
Parallel scavenging Collector
此種GC用-XX:UseParallelGC參數配置，它是對新生代對象的垃圾收集器，但是它不能和CMS配合使用，它适合于比較大新生代的情況，此收集器起始于jdk 1.4.0。它比較适合于對吞吐量高于暫停時間的場合。
Serial gc和Parallel gc可以用如下的圖來表示：
Concurrent Collector通過并行的方式進行垃圾收集，這樣就減少了垃圾收集器收集一次的時間，這種GC在實時性要求高于吞吐量的時候比較有用。
此種GC可以用參數-XX:UseConcMarkSweepGC配置，此GC主要用于老生代和Perm代的收集。
參考資料
1 http://developers.sun.com/mobility/midp/articles/garbage/
2 http://developers.sun.com/mobility/midp/articles/garbagecollection2/
3 http://blogs.sun.com/watt/resource/jvm-options-list.html
4 http://java.sun.com/developer/technicalArticles/Programming/turbo/
5 http://www.ibm.com/developerworks/library/j-jtp10283/index.html?S_TACT=105AGX52&S_CMP=cn-a-j
6 http://www.ibm.com/developerworks/library/j-jtp11253/index.html?S_TACT=105AGX52&S_CMP=cn-a-j