Java所承諾的自動(dòng)內(nèi)存管理

Java所承諾的自動(dòng)內(nèi)存管理主要是針對(duì)對(duì)象內(nèi)存的回收和對(duì)象內(nèi)存的分配。

在Java虛擬機(jī)的五塊內(nèi)存空間中，程序計(jì)數(shù)器、Java虛擬機(jī)棧、本地方法棧內(nèi)存的分配和回收都具有確定性，一般在編譯階段就能確定需要分配的內(nèi)存大小，并且由于都是線程私有，因此它們的內(nèi)存空間都隨著線程的創(chuàng)建而創(chuàng)建，線程的結(jié)束而回收。也就是這三個(gè)區(qū)域的內(nèi)存分配和回收都具有確定性，垃圾回收器不需要在這里花費(fèi)太大的精力。

而Java虛擬機(jī)中的方法區(qū)因?yàn)槭怯脕?lái)存儲(chǔ)類信息、常量、靜態(tài)變量，這些數(shù)據(jù)的變動(dòng)性較小，因此不是Java內(nèi)存管理重點(diǎn)需要關(guān)注的區(qū)域。

而對(duì)于堆，所有線程共享，所有的對(duì)象都需要在堆中創(chuàng)建和回收。雖然每個(gè)對(duì)象的大小在類加載的時(shí)候就能確定，但對(duì)象的數(shù)量只有在程序運(yùn)行期間才能確定，因此堆中內(nèi)存的分配具有較大的不確定性。此外，對(duì)象的生命周期長(zhǎng)短不一，因此需要針對(duì)不同生命周期的對(duì)象采用不同的內(nèi)存回收算法，增加了內(nèi)存回收的復(fù)雜性。

綜上所述：Java自動(dòng)內(nèi)存管理最核心的功能是堆內(nèi)存中對(duì)象的分配與回收。

對(duì)象優(yōu)先在Eden區(qū)中分配

目前主流的垃圾收集器都會(huì)采用分代回收算法，因此需要將堆內(nèi)存分為新生代和老年代。

在新生代中為了防止內(nèi)存碎片問(wèn)題，因此垃圾收集器一般都選用“復(fù)制”算法。因此，堆內(nèi)存的新生代被進(jìn)一步分為：Eden區(qū)＋Survior1區(qū)＋Survior2區(qū)。

每次創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，首先會(huì)在Eden區(qū)中分配。

若Eden區(qū)已滿，則在Survior1區(qū)中分配。

若Eden區(qū)＋Survior1區(qū)剩余內(nèi)存太少，導(dǎo)致對(duì)象無(wú)法放入該區(qū)域時(shí)，就會(huì)啟用“分配擔(dān)保”，將當(dāng)前Eden區(qū)＋Survior1區(qū)中的對(duì)象轉(zhuǎn)移到老年代中，然后再將新對(duì)象存入Eden區(qū)。

大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

所謂“大對(duì)象”就是指一個(gè)占用大量連續(xù)存儲(chǔ)空間的對(duì)象，如數(shù)組。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)大對(duì)象在Eden區(qū)＋Survior1區(qū)中存不下的時(shí)候就需要分配擔(dān)保機(jī)制把當(dāng)前Eden區(qū)＋Survior1區(qū)的所有對(duì)象都復(fù)制到老年代中去。

我們知道，一個(gè)大對(duì)象能夠存入Eden區(qū)＋Survior1區(qū)的概率比較小，發(fā)生分配擔(dān)保的概率比較大，而分配擔(dān)保需要涉及到大量的復(fù)制，就會(huì)造成效率低下。

因此，對(duì)于大對(duì)象我們直接把他放到老年代中去，從而就能避免大量的復(fù)制操作。

那么，什么樣的對(duì)象才是“大對(duì)象”呢？

通過(guò)-XX:PretrnureSizeThreshold參數(shù)設(shè)置大對(duì)象

該參數(shù)用于設(shè)置大小超過(guò)該參數(shù)的對(duì)象被認(rèn)為是“大對(duì)象”，直接進(jìn)入老年代。

注意：該參數(shù)只對(duì)Serial和ParNew收集器有效。

生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象進(jìn)入老年代

老年代用于存儲(chǔ)生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象，那么我們?nèi)绾闻袛嘁粋€(gè)對(duì)象的年齡呢？

新生代中的每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)年齡計(jì)數(shù)器，當(dāng)新生代發(fā)生一次MinorGC后，存活下來(lái)的對(duì)象的年齡就加一，當(dāng)年齡超過(guò)一定值時(shí)，就將超過(guò)該值的所有對(duì)象轉(zhuǎn)移到老年代中去。

使用-XXMaxTenuringThreshold設(shè)置新生代的最大年齡

設(shè)置該參數(shù)后，只要超過(guò)該參數(shù)的新生代對(duì)象都會(huì)被轉(zhuǎn)移到老年代中去。

相同年齡的對(duì)象內(nèi)存超過(guò)Survior內(nèi)存一半的對(duì)象進(jìn)入老年代

如果當(dāng)前新生代的Survior中，年齡相同的對(duì)象的內(nèi)存空間總和超過(guò)了Survior內(nèi)存空間的一半，那么所有年齡相同的對(duì)象和超過(guò)該年齡的對(duì)象都被轉(zhuǎn)移到老年代中去。無(wú)需等到對(duì)象的年齡超過(guò)MaxTenuringThreshold才被轉(zhuǎn)移到老年代中去。

“分配擔(dān)?！辈呗栽斀?/p>

當(dāng)垃圾收集器準(zhǔn)備要在新生代發(fā)起一次MinorGC時(shí)，首先會(huì)檢查“老年代中最大的連續(xù)空閑區(qū)域的大小 是否大于 新生代中所有對(duì)象的大??？”，也就是老年代中目前能夠?qū)⑿律兴袑?duì)象全部裝下？

若老年代能夠裝下新生代中所有的對(duì)象，那么此時(shí)進(jìn)行MinorGC沒(méi)有任何風(fēng)險(xiǎn)，然后就進(jìn)行MinorGC。

若老年代無(wú)法裝下新生代中所有的對(duì)象，那么此時(shí)進(jìn)行MinorGC是有風(fēng)險(xiǎn)的，垃圾收集器會(huì)進(jìn)行一次預(yù)測(cè)：根據(jù)以往MinorGC過(guò)后存活對(duì)象的平均數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)這次MinorGC后存活對(duì)象的平均數(shù)。

如果以往存活對(duì)象的平均數(shù)小于當(dāng)前老年代最大的連續(xù)空閑空間，那么就進(jìn)行MinorGC，雖然此次MinorGC是有風(fēng)險(xiǎn)的。

如果以往存活對(duì)象的平均數(shù)大于當(dāng)前老年代最大的連續(xù)空閑空間，那么就對(duì)老年代進(jìn)行一次Full GC，通過(guò)清除老年代中廢棄數(shù)據(jù)來(lái)擴(kuò)大老年代空閑空間，以便給新生代作擔(dān)保。

這個(gè)過(guò)程就是分配擔(dān)保。

注意：

1. 分配擔(dān)保是老年代為新生代作擔(dān)保；

2. 新生代中使用“復(fù)制”算法實(shí)現(xiàn)垃圾回收，老年代中使用“標(biāo)記-清除”或“標(biāo)記-整理”算法實(shí)現(xiàn)垃圾回收，只有使用“復(fù)制”算法的區(qū)域才需要分配擔(dān)保，因此新生代需要分配擔(dān)保，而老年代不需要分配擔(dān)保。

名詞解釋：

GC：垃圾收集器

Minor GC：新生代GC，指發(fā)生在新生代的垃圾收集動(dòng)作，所有的Minor GC都會(huì)觸發(fā)全世界的暫停（stop-the-world），停止應(yīng)用程序的線程，不過(guò)這個(gè)過(guò)程非常短暫。

Major GC/Full GC：老年代GC，指發(fā)生在老年代的GC。

JVM：Java Virtual Machine（Java虛擬機(jī)）的縮寫(xiě)。