Java開發有個很基礎的問題，雖然我們平時接觸的不多，但是了解它卻成為Java開發的必備基礎——這就是JVM。在C++中我們需要手動申請記憶體然後釋放記憶體，否則就會出現對象已經不再使用記憶體卻仍被占用的情況。在Java中JVM内置了垃圾回收的機制，幫助開發者承擔對象的建立和釋放的工作，極大的減輕了開發的負擔。那是不是我們就不需要了解JVM了，顯然在做一些優化或者深入研究應用性能的時候，JVM還是起了很關鍵的作用的。是以本篇就總結性的描述下JVM的記憶體模型與垃圾回收相關的知識。

本文的主要内容如下：

記憶體模型
垃圾回收
參考文章

各部分的功能

這幾個存儲區最主要的就是棧區和堆區，那麼什麼是棧什麼是堆呢？說的簡單點，棧裡面存放的是基本的資料類型和引用，而堆裡面則是存放各種對象執行個體的。

堆與棧分開設計是為什麼呢？

棧存儲了處理邏輯、堆存儲了具體的資料，這樣隔離設計更為清晰
堆與棧分離，使得堆可以被多個棧共享。
棧儲存了上下文的資訊，是以隻能向上增長；而堆是動态配置設定

棧的大小可以通過-XSs設定，如果不足的話，會引起java.lang.StackOverflowError的異常

棧區

線程私有，生命周期與線程相同。每個方法執行的時候都會建立一個棧幀（stack frame）用于存放局部變量表、操作棧、動态連結、方法出口。

堆

存放對象執行個體，所有的對象的記憶體都在這裡配置設定。垃圾回收主要就是作用于這裡的。

堆得記憶體由-Xms指定，預設是實體記憶體的1/64；最大的記憶體由-Xmx指定，預設是實體記憶體的1/4。
預設空餘的堆記憶體小于40%時，就會增大，直到-Xmx設定的記憶體。具體的比例可以由-XX:MinHeapFreeRatio指定
空餘的記憶體大于70%時，就會減少記憶體，直到-Xms設定的大小。具體由-XX:MaxHeapFreeRatio指定。

是以一般都建議把這兩個參數設定成一樣大，可以避免JVM在不斷調整大小。

程式計數器

這裡記錄了線程執行的位元組碼的行号，在分支、循環、跳轉、異常、線程恢複等都依賴這個計數器。

方法區

類型資訊、字段資訊、方法資訊、其他資訊

總結

特征	作用	配置	異常
線程私有，使用一段連續的記憶體空間	存放局部變量表、操作棧、動态連結、方法出口	-XSs	StackOverflowError OutOfMemoryError
線程共享，生命周期與虛拟機相同	儲存對象執行個體	-Xms -Xmx -Xmn	OutOfMemoryError
線程私有、占用記憶體小	位元組碼行号	無
線程共享	存儲類加載資訊、常量、靜态變量等	-XX:PermSize -XX:MaxPermSize

如何定義垃圾

有兩種方式，一種是引用計數（但是無法解決循環引用的問題）；另一種就是可達性分析。

判斷對象可以回收的情況：

顯示的把某個引用置位NULL或者指向别的對象
局部引用指向的對象
弱引用關聯的對象

垃圾回收的方法

Mark-Sweep标記-清除算法

這種方法優點就是減少停頓時間，但是缺點是會造成記憶體碎片。

Copying複制算法

這種方法不涉及到對象的删除，隻是把可用的對象從一個地方拷貝到另一個地方，是以适合大量對象回收的場景，比如新生代的回收。

Mark-Compact标記-整理算法

這種方法可以解決記憶體碎片問題，但是會增加停頓時間。

Generational Collection 分代收集

最後的這種方法是前面幾種的合體，即目前JVM主要采取的一種方法，思想就是把JVM分成不同的區域。每種區域使用不同的垃圾回收方法。

上面可以看到堆分成兩個個區域：

新生代(Young Generation)：用于存放新建立的對象，采用複制回收方法，如果在s0和s1之間複制一定次數後，轉移到年老代中。這裡的垃圾回收叫做minor GC;
年老代(Old Generation)：這些對象垃圾回收的頻率較低，采用的标記整理方法，這裡的垃圾回收叫做 major GC。

這裡可以詳細的說一下新生代複制回收的算法流程：

在新生代中，分為三個區：Eden, from survivor, to survior。

當觸發minor GC時，會先把Eden中存活的對象複制到to Survivor中；
然後再看from survivor，如果次數達到年老代的标準，就複制到年老代中；如果沒有達到則複制到to survivor中，如果to survivor滿了，則複制到年老代中。
然後調換from survivor 和 to survivor的名字，保證每次to survivor都是空的等待對象複制到那裡的。

垃圾回收器

串行收集器 Serial

這種收集器就是以單線程的方式收集，垃圾回收的時候其他線程也不能工作。

并行收集器 Parallel

以多線程的方式進行收集

并發标記清除收集器 Concurrent Mark Sweep Collector, CMS

大緻的流程為：初始标記--并發标記--重新标記--并發清除

G1收集器 Garbage First Collector

大緻的流程為：初始标記--并發标記--最終标記--篩選回收

參考

JVM記憶體模型：http://developer.51cto.com/art/200911/165015.htm
垃圾回收：http://www.importnew.com/19085.html
JVM垃圾回收器：http://www.cnblogs.com/chengxuyuanzhilu/p/7088316.html
記憶體模型： http://blog.csdn.net/u012152619/article/details/46968883

作者：xingoo

出處：http://www.cnblogs.com/xing901022

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程式猿的日常——JVM記憶體模型與垃圾回收