1.2 JVM对象分代内存划分与垃圾回收

2016-02-20 16:45:09 8,057 0

前面的内容分析了JVM运行时的内存区域划分，并代码进行了实际的讲解。下面我们对象分代年龄的角度对JVM内存进行划分，这与JVM的垃圾回收息息相关。

我们知道，JVM会动态的帮我们进行内存分配，对象没有引用的时候称为垃圾，垃圾回收机就会进行回收。

有些对象会频繁的创建于销毁，例如我们在方法里面使用到局部变量，每次调用，方法里的局部变量就要经历创建与销毁的过程。

而另外一些对象可能会常驻内存，例如静态成员变量，又或者我们在J2EE开发中的Servelt、Filter等。

来自IBM的一组统计数据：
98％的java对象，在创建之后不久就变成了非活动对象；只有2％的对象，会在长时间一直处于活动状态。
如果能对这两种对象区分对象，那么会提高GC的效率。在sun jdk gc中（具体的说，是在jdk1.4之后的版本），提出了不同生命周期的GC策略。

现在我们从另外一个角度对JVM的运行时内存进行划分：堆(Heap)堆和非堆(Non-heap)内存

按照官方的说法：“Java 虚拟机具有一个堆，堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。堆是在 Java 虚拟机启动时创建的。”“在JVM中堆之外的内存称为非堆内存(Non-heap memory)”。

简单来说堆就是Java代码可及的内存，是留给开发人员使用的；

非堆就是JVM留给自己用的，所以方法区、JVM内部处理或优化所需的内存(如JIT编译后的代码缓存)、每个类结构(如运行时常数池、字段和方法数据)以及方法和构造方法的代码都在非堆内存中。

一、基于对象分代年龄的内存划分

从对象分代的角度来说，JVM的内存划分大致分为3块：分别是Permanent Generation（简称PermGen、持久代）、New Generation(又叫Young Generation，年轻代)和Tenured Generation（又叫Old Generation，年老代）。其中Permanent Generation位于non-heap区。New和Old是Java应用的Heap区，用来存放类的实例Instance的。我们在这里主要讨论的Heap区如何根据对象分代年龄进行划分。如下图所示:

QQ截图20160220161316.png

其中New Generation的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象；New Generation又分为Eden Space，From Survivor Space和To Survivor Space三块，Eden Space用于存放新创建的对象，From区和To区都是救助空间Survivor Space（图中的S0和S1）；当Eden区满时，JVM执行垃圾回收GC（Garbage Collection），垃圾收集器暂停应用程序，并会将Eden Space还存活的对象复制到当前的From救助空间，一旦当前的From救助空间充满，此区的存活对象将被复制到另外一个To区，当To区也满了的时候，从From区复制过来并且依然存活的对象复制到Old区，从而From和To救助空间互换角色，维持活动的对象将在救助空间不断复制，直到最终转入Old域。需要注意，Survivor的两个区是对称的，没先后关系，所以同一个区中可能同时存在从Eden复制过来对象，和从前一个Survivor复制过来的对象，而且，Survivor区总有一个是空的。同时，根据程序需要，Survivor区是可以配置为多个的(多于两个)，这样可以增加对象在年轻代中的存在时间，减少被放到年老代的可能。每一次垃圾回收后，Eden Space都会被清空。

Old区用于存放长寿的对象，在New区中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到Old区中；如那些与业务信息相关的对象，包括Http请求中的Session对象、线程、Socket连接，这类对象跟业务直接挂钩，因此生命周期比较长。

二、基于对象分代年龄的垃圾回收

在以上提到的任何一个空间不够用时，都会促使JVM执行垃圾回收。基于回收类型的不同，我们将垃圾回收划分为：

Minor GC(又叫Young GC)：回收New Generation内存空间(Eden、From Survivor、To Survivor);

Full GC：回收New Generation和Tenured Generation、PermGen内存空间

1 Minor GC/Young GC触发

当新对象生成，并且在Eden申请空间失败时，就会触发Minor GC，对Eden区域进行GC，清除非存活对象，并且把尚且存活的对象移动到Survivor区，然后整理Survivor的两个区。这种方式的GC是对New区的Eden区进行，不会影响到Old区。因为大部分对象都是从Eden区开始的，同时Eden区不会分配的很大，所以Eden区的Minor GC会频繁进行。因而，一般在这里需要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能尽快空闲出来。

2 Full GC触发

Full GC要对整个Heap区进行回收，包括New、Old和PermGen，所以比Minor GC要慢，因此应该尽可能减少Full GC的次数。在对JVM性能调优的过程中，很大一部分工作就是对于Full GC的调节。有如下原因可能导致Full GC：

·Tenured区被写满

·PermGen区被写满

·System.gc()被显示调用

·上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化

需要注意的是，Full GC与YoungGC是无法完全区分开来的，很多情况下，Full GC是由YoungGC导致的。例如在Eden Space中的对象经历过几次垃圾回收，依然还存活，就会移动到Tenured区，而如果此时Tenured区空间不够，就会出发垃圾回收，过程如下图所示：