日常学习分享JVM 分代垃圾回收是如何进行的？

Posted 2022-12-07 盛夏温暖流年

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了日常学习分享JVM 分代垃圾回收是如何进行的？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

JVM 的垃圾收集算法主要包括 4 种：标记-清除算法，标记-整理算法，复制算法，分代收集算法，相比而言，分代收集算法是最常用的，也相对复杂一点，所以在此整理记录一下，加深记忆。

垃圾收集的是哪里？

首先抛出一个问题，垃圾收集，收集的到底是哪里？

我们来看一下 Java 的内存区（又叫做运行时数据区），如下图所示：

可以看出，按照线程共享和线程私有可以分为两大块，各自的组成如下：

线程共享：
堆，方法区（HotSpot 的永久代）；

线程私有：
程序计数器，Java 虚拟机栈，本地方法栈；

在内存结构中，论大小，堆可以称得上是 JVM 中所管理的最大的一块内存，所以它就是垃圾收集器管理的主要目标了。

为什么要分代？

一般来说，我们将堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

在新生代中，每次收集都会有大量对象死去，所以可以选择复制算法，只需要付出少量对象的复制成本就可以完成垃圾收集的过程。

而老年代的对象存活率是比较高的，且没有额外的空间对它进行分配，所以我们必须选择 “标记-清除” 或 “标记-整理” 算法进行垃圾收集。

回收是如何进行的？

从下图中可以看出，堆被分为新生代和老年代，它们之间的空间大小比例为 8：1：1，其中的新生代又被划分为 3 个部分，分别为 Eden 区，From Survivor 区和 To Survivor 区。

回收过程如下：

当新创建一个对象后，它会被默认分配到新生代的 Eden 区域；
当 Eden 区满了之后，会把 Eden 和 From Survivor 区域的存活对象统一移动到 To Survivor 区，并且给移动对象的年龄 + 1；
之后会回收死掉的对象，并把原来的 From Survivor 区改成 To Survivor 区，To Survivor 区改为 From Survivor 区；
当 To Survivor 区满了后，就会将所有的对象移动到老年区；

其中提及到了一个概念叫移动对象的年龄，它又是指什么呢？

实际上，虚拟机给每个对象都设置了一个对象年龄（Age）计数器，如果对象在 Eden 区域出生并经过新生代垃圾回收(Minor GC) 后仍然存活，且能被 Survivor 区域所容纳的话，就会被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为 1。

之后，对象在 Survivor 中每熬过一次新生代垃圾回收（Minor GC）,年龄就增加 1 岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为 15 岁），就会被晋升到老年代中（对象晋升到老年代的年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设置）。

此时突然有了一个新的问题，为什么 GC 的分代年龄要设置为 15，16 不可以么？

查阅了网上的资料后了解到，对象的 GC 年龄是保存在对象的头信息里的，头信息又分为两个部分：Mark Word 和 Klass Pointer。其中的 Mark Word 主要用于存储对象自身的运行时数据，我们的 GC 分代年龄就存储 Mark Word 里面。

看到一篇博客对这个问题分析的很到位，附上链接，大家可以自行查看。

https://javap.blog.csdn.net/article/details/103721326

摘录部分内容：

我们可以通过实际操作，来验证 GC 分代年龄是如何进行存储的：OpenJDK 提供了一个工具包，可以输出对象的结构布局信息。

引入依赖

<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
    <artifactId>jol-core</artifactId>
    <version>0.9</version>
</dependency>

编写一段测试代码如下：

/**
 * @Author: pch
 * @Date: 2019/12/23 09:08
 * @Description: 查看对象的头信息
 */
public class HeaderTest 
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
		Person p = new Person();
		//不调用 hashCode() 不会记录哈希码
		int hashCode = p.hashCode();
		//转16进制输出，与头信息中的hashCode进行比较
		String hex = Integer.toHexString(hashCode);
		System.out.println("HashCode十六进制:"+hex);
		print(p);
	

	static void print(Person p)
		System.err.println(ClassLayout.parseInstance(p).toPrintable());
	

class Person
	private boolean flag;