JVM記憶體模型

詳情參考 簡書 J先生有點兒屁 JVM記憶體模型

詳情參考 csdn Steafan_ 深入了解Java-GC機制

一、JVM記憶體模型分類

JVM記憶體模型從線程次元歸類分為：線程私有記憶體、線程共享記憶體、以及不在堆内的直接記憶體。

（一）直接記憶體

（二）線程私有型記憶體

​ 線程私有型記憶體 由三種：程式寄存器、Java棧、本地方法棧。

（三）線程共享型記憶體

​ 線程共享型記憶體 又分為兩種：Java堆和本地方法區。

JVM-GC機制

Java虛拟機将堆記憶體進行了“分塊處理”，

從廣義上講，在堆中進行垃圾回收分為新生代（Young Generation）和老生代（Old Generation）；

從細微之處來看，為了提高Java虛拟機進行垃圾回收的效率，又将新生代分成了三個獨立的區域（這裡的獨立區域隻是一個相對的概念，并不是說分成三個區域以後就不再互相聯合工作了），分别為：Eden區（Eden Region）、From Survivor區（Form Survivor Region）以及To Survivor（To Survivor Region），

而Eden區配置設定的記憶體較大，其他兩個區較小，每次使用Eden和其中一塊Survivor。

GC實作機制-Java虛拟機在什麼地方進行垃圾回收

​ 堆是Java虛拟機進行垃圾回收的主要場所，其次要場所是方法區。

GC實作機制-Java虛拟機具體實作流程

判斷一個類是否“無用”，則需同時滿足三個條件：

（1）、該類所有的執行個體都已經被回收，也就是Java堆中不存在該類的任何執行個體；

 （2）、加載該類的ClassLoader已經被回收

 （3）、該類對應的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，無法在任何地方通過反射通路該類的方法。
           

​ 虛拟機可以對滿足上述3個條件的無用類進行回收，這裡說的是可以回收而不是必然回收。

GC機制流程

虛拟機通過一個對象年齡計數器來判定哪些對象放在新生代，哪些對象應該放在老生代。
           

​ 如果對象在Eden出生并經過一次Minor GC後仍然存活，并且能被Survivor容納的話，将被移動到Survivor空間中，并将該對象的年齡設為1。

​ 對象每在Survivor中熬過一次Minor GC，年齡就增加1歲，當他的年齡增加到最大值15時，就将會被晉升到老年代中。

​ 虛拟機并不是永遠地要求對象的年齡必須達到MaxTenuringThreshold才能晉升到老年代，如果在Survivor空間中所有相同年齡的對象大小的總和大于Survivor空間的一半，年齡大于或等于該年齡的對象就可以直接進入老年代，無需等到MaxTenuringThreshold中要求的年齡。

GC實作機制-Java虛拟機如何實作垃圾回收機制

（1）、引用計數算法（Reference Counting）

​ 給對象添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器值就加1；當引用失效時，計數器值就減1；任何時刻計數器為0的對象就是不可能再被使用的，這就是引用計數算法的核心。客觀來講，引用計數算法實作簡單，判定效率也很高，在大部分情況下都是一個不錯的算法。但是Java虛拟機并沒有采用這個算法來判斷何種對象為死亡對象，因為它很難解決對象之間互相循環引用的問題。

（2）、可達性分析算法（Reachability Analysis）

這是Java虛拟機采用的判定對象是否存活的算法。通過一系列的稱為“GC Roots"的對象作為起始點，從這些結點開始向下搜尋，搜尋所走過的路徑稱為引用鍊（Reference Chain），當一個對象到GC Roots沒有任何引用鍊相連時，則證明此對象是不可用的。可作為GC Roots的對象包括：虛拟機棧中引用的對象、方法區中類靜态屬性引用的對象、方法區中常量引用的對象。本地方法棧JNI引用的對象。
           

在上圖可以看到GC Roots左邊的對象都有引用鍊相關聯，是以他們不是死亡對象，而在GCRoots右邊有幾個零散的對象沒有引用鍊相關聯，是以他們就會别Java虛拟機判定為死亡對象而被回收。

GC實作機制-何為死亡對象？

​ Java虛拟機在進行死亡對象判定時，會經曆兩個過程。如果對象在進行可達性分析後沒有與GC Roots相關聯的引用鍊，則該對象會被JVM進行第一次标記并且進行一次篩選，篩選的條件是此對象是否有必要執行

finalize()方法

（詳情見finalize的執行過程），如果目前對象沒有覆寫該方法，或者finalize方法已經被JVM調用過都會被虛拟機判定為“沒有必要執行”。

​ 如果該對象被判定為沒有必要執行，那麼該對象将會被放置在一個叫做F-Queue的隊列當中，并在稍後由一個虛拟機自動建立的、低優先級的Finalizer線程去執行它，在執行過程中JVM可能不會等待該線程執行完畢，因為如果一個對象在finalize方法中執行緩慢，或者發生死循環，将很有可能導緻F-Queue隊列中其他對象永久處于等待狀态，甚至導緻整個記憶體回收系統崩潰。如果在finalize方法中該對象重新與引用鍊上的任何一個對象建立了關聯，即該對象連上了任何一個對象的引用鍊，例如this關鍵字，那麼該對象就會逃脫垃圾回收系統；如果該對象在finalize方法中沒有與任何一個對象進行關聯操作，那麼該對象會被虛拟機進行第二次标記，該對象就會被垃圾回收系統回收。值得注意的是finaliza方法JVM系統隻會自動調用一次，如果對象面臨下一次回收，它的finalize方法不會被再次執行。

finalize的執行過程(生命周期)

(1) 首先，大緻描述一下finalize流程：當對象變成(GC Roots)不可達時，GC會判斷該對象是否覆寫了finalize方法，若未覆寫，則直接将其回收。否則，若對象未執行過finalize方法，将其放入F-Queue隊列，由一低優先級線程執行該隊列中對象的finalize方法。執行finalize方法完畢後，GC會再次判斷該對象是否可達，若不可達，則進行回收，否則，對象“複活”。

(2) 具體的finalize流程：

對象可由兩種狀态，涉及到兩類狀态空間，

​ 一是終結狀态空間 F = {unfinalized, finalizable, finalized}；

​ 二是可達狀态空間 R = {reachable, finalizer-reachable, unreachable}。