GC 和 JVM的一些知识点

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0x01：五大区域

• 程序计数器（Program Counter Register）：当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解析器的工作是通过改变这个计数器的值，来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能，都需要依赖这个计数器来完成；（私有）
• Java 虚拟机栈（栈）（Java Virtual Machine Stacks）：用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；（私有）
• 本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈的作用是一样的，只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的，而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的；（私有）
• Java堆（（堆）Java Heap）:Java虚拟机中内存最大的一块，是被所有线程共享的，几乎所有的对象实例都在这里分配内存；（共享）
• 方法区（Methed Area）：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量】即时编译后的代码等数据。（共享）

JVM的内存结构包括五大区域：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆区、方法区。其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域随线程而生、随线程而灭，因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，就不需要过多考虑回收的问题，因为方法结束或者线程结束时，内存自然就跟随着回收了。而Java堆区和方法区则不一样这部分内存的分配和回收是动态的，正是垃圾收集器所需关注的部分。

垃圾收集器在对堆区和方法区进行回收前，首先要确定这些区域的对象哪些可以被回收，哪些暂时还不能回收，这就要用到判断对象是否存活的算法！

判断对象死没死，常见的有两种方法：

• 引用计数法：为每个对象创建一个引用计数，有对象引用时计数器 +1，引用被释放时计数 -1，当计数器为 0 时就可以被回收。它有一个缺点不能解决循环引用的问题；
• 可达性计数法：从 GC Roots 开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是可以被回收的。

0x02：JVM有哪些垃圾回收算法

• 标记-清除算法：标记无用对象，然后进行清除回收。

缺点：效率不高，标记和清除循环两遍，对分配的内存来说，往往是连续的比较好，因为这样有利于分配大数据的对象。倘若当前内存中都是小段的内存碎片，会知道需要分配大段内存时，没有可以放置的位置，而触发内存回收。也就是空间不足而导致频繁GC和性能下降。

• 标记-整理算法：标记无用对象，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清除掉端边界以外的内存。

缺点：向一端移动，有太多的小而杂的对象来说，每次移动和计算都是很复杂的过程。因此在使用场景上，就注定限制了标记整理算法的使用不太适合频繁创建和回收对象的内存中。

• 复制算法：按照容量划分两个大小相等的内存区域，当一块用完的时候，将活着的对象复制到另一块上，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。

缺点：内存使用率不高，只有原来的一半。

• 分代算法：根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般是新生代和老年代，新生代基本采用复制算法，老年代采用标记整理算法。

0x03: Minor GC、Minor GC和Full GC触发条件

Minor GC：从年轻代空间（包括 Eden 和 Survivor 区域）回收内存被称为 Minor GC；

Minor GC：对老年代GC称为Major GC；

Full GC：而Full GC是对整个堆来说的；

在最近几个版本的JDK里默认包括了对永生代即方法区的回收（JDK8中无永生代了），出现Full GC的时候经常伴随至少一次的Minor GC,但非绝对的。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。下边看看有那种情况触发JVM进行Full GC及应对策略。

• Minor GC触发条件：当Eden区满时，触发Minor GC。
• Full GC触发条件：

（1）System.gc()方法的调用

此方法的调用是建议JVM进行Full GC,虽然只是建议而非一定,但很多情况下它会触发 Full GC,从而增加Full GC的频率,也即增加了间歇性停顿的次数。强烈影响建议能不使用此方法就别使用，让虚拟机自己去管理它的内存，可通过通过-XX:+ DisableExplicitGC来禁止RMI（Java远程方法调用）调用System.gc。

（2）老年代空间不足

旧生代空间只有在新生代对象转入及创建为大对象、大数组时才会出现不足的现象，当执行Full GC后空间仍然不足，则抛出如下错误：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 为避免以上两种状况引起的FullGC，调优时应尽量做到让对象在Minor GC阶段被回收、让对象在新生代多存活一段时间及不要创建过大的对象及数组。

（3）方法区空间不足

JVM规范中运行时数据区域中的方法区，在HotSpot虚拟机中又被习惯称为永生代或者永生区，Permanet Generation中存放的为一些class的信息、常量、静态变量等数据，当系统中要加载的类、反射的类和调用的方法较多时，Permanet Generation可能会被占满，在未配置为采用CMS GC的情况下也会执行Full GC。如果经过Full GC仍然回收不了，那么JVM会抛出如下错误信息：

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

为避免Perm Gen占满造成Full GC现象，可采用的方法为增大Perm Gen空间或转为使用CMS GC。

（4）通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存

如果发现统计数据说之前Minor GC的平均晋升大小比目前old gen剩余的空间大，则不会触发Minor GC而是转为触发full GC

（5）由Eden区、From Space区向To Space区复制时，对象大小大于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小

参考：https://www.jianshu.com/p/1196cf7cb8b8

https://www.cnblogs.com/lhh666/p/11545502.html