JVM内存模型理解

Posted 2020-10-04

Java虚拟机（Java VirtualMachine 简称JVM）是运行所有Java程序的抽象计算机，是Java语言的运行环境，它是Java 最具吸引力的特性之一。

JVM内存模型

 1.方法区和堆是所有线程共享的数据区

1）堆：存放对象的实例

2）方法区：存放已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码

3）运行时常量池：是方法区的一部分，存放Class的版本、字段、方法、接口等描述信息，字符串池就是这个！！！

 

2.程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈是线程隔离的数据区

4）程序计数器：当前线程所执行字节码的行号指示器

5）虚拟机栈：描述Java方法执行的内存模型，每个方法被执行时都会创建一个栈帧，用于存储变量表、操作栈、动态连接、方法出口等信息

6）本地方法栈：和虚拟机站作用相似，本地方法栈是为虚拟机使用到native方法服务。虚拟机栈则为虚拟机执行Java方法服务。

ps. native方法常用于两种情况 : （1） 在方法中调用一些不是由java语言写的代码；（2）在方法中用java语言直接操纵计算机硬件

参考 : JVM初探 - JVM内存模型 (http://blog.csdn.net/zjf280441589/article/details/53437703)

 

何时回收-对象生死判定

1、引用计数法:很难解决对象之间相互循环引用问题

2、根搜索算法(GC Roots Tracing):以GCRoots作为起点，如果从GCRoots到一个对象不可达，则该对象是可回收对象

[举例]如下图: Object5、6、7 虽然互有关联, 但它们到GC Roots是不可达的, 因此也会被判定为可回收的对象:

参考 : JVM内存分配、GC原理与垃圾回收器 (http://www.importnew.com/23035.html)

 

GC原理- 垃圾收集算法 

1、新生代 - 标记复制算法 : 直接把未清理的对象移动到新的内存,就不会有碎片了(代价小,只要修改堆头指针就可以,但是浪费的内存很多)

　　该算法的核心是将可用内存按容量划分为大小相等的两块, 每次只用其中一块, 当这一块的内存用完, 就将还存活的对象复制到另外一块上面, 然后把已使用过的内存空间一次清理掉.

　　现代商用VM的新生代均采用复制算法, 但由于新生代中的98%的对象都是生存周期极短的, 因此并不需完全按照1∶1的比例划分新生代空间, 而是将新生代划分为一块较大的Eden区和两块较小的Survivor区(HotSpot默认Eden和Survivor的大小比例为8∶1), 每次只用Eden和其中一块Survivor. 当发生MinorGC时, 将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性地拷贝到另外一块Survivor上, 最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor的空间. 当Survivor空间不够用(不足以保存尚存活的对象)时, 需要依赖老年代进行空间分配担保机制, 这部分内存直接进入老年代.

 

2、老年代 - 标记清理算法:直接清理会产生很多碎片

该算法分为“标记”和“清除”两个阶段: 首先标记出所有需要回收的对象(可达性分析), 在标记完成后统一清理掉所有被标记的对象.

该算法会有以下两个问题:
1. 效率问题: 标记和清除过程的效率都不高;
2. 空间问题: 标记清除后会产生大量不连续的内存碎片, 空间碎片太多可能会导致在运行过程中需要分配较大对象时无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集.

 

3.老年代 - 标记整理算法:让存活的对象都往前面移动,排除碎片(代价大,移动过多,不浪费内存)

 

4.分代收集算法:当发现剩余对象少时,直接使用标记复制算法,否则使用标记整理算法

参考 : JVM内存分配、GC原理与垃圾回收器 (http://www.importnew.com/23035.html)

 

java对象的强引用,软引用,弱引用和虚引用

1、强引用(Strong Reference):不能回收

　　以前我们使用的大部分引用实际上都是强引用，这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那就类似于必不可少的生活用品，垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。

2、软引用(Soft Reference):当内存不够用的时候可以回收

　　如果一个对象只具有软引用，那就类似于可有可物的生活用品。如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。
　　软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收，JAVA虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

3、弱引用(Weak Reference):下一次垃圾回收就会被回收

　　如果一个对象只具有弱引用，那就类似于可有可物的生活用品。弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程， 因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。 
    弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。

4、虚引用(Phantom Reference):无法通过虚引用得到一个对象,唯一的目的就是为了被回收时收到通知

　　"虚引用"顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收。

　　虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是 否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。