1.JVM內(nèi)存空間

  JVM堆（Heap）= 新生代（Young） + 舊生代（Tenured）

分區(qū)作用： 

新創(chuàng)建的對(duì)象通常先將其分配在新生代中,，在新生代中經(jīng)過若干次GC之后仍未釋放的對(duì)象,，再將它移動(dòng)到舊生代,。為了讓內(nèi)存回收更高效（GC會(huì)暫停JVM中的應(yīng)用），Sun JDK在1.2開始對(duì)堆采用了分代管理的方式,。在分配對(duì)象遇到內(nèi)存不足時(shí),，先對(duì)新生代進(jìn)行GC（Young GC）；當(dāng)新生代GC之后仍無法滿足內(nèi)存空間分配需求時(shí),， 才會(huì)對(duì)整個(gè)堆空間以及方法區(qū)進(jìn)行GC （Full GC）

相關(guān)參數(shù)：

-Xms                       -- 設(shè)置堆內(nèi)存初始大小

 -Xmx                       -- 設(shè)置堆內(nèi)存最大值

-XX:MaxTenuringThreshold  -- 設(shè)置對(duì)象在新生代中存活的次數(shù)

-XX:PretenureSizeThreshold  -- 設(shè)置超過指定大小的大對(duì)象直接分配在舊生代中

注意點(diǎn)：當(dāng)新生代設(shè)置得太小時(shí),，也可能引發(fā)大對(duì)象直接分配到舊生代中。

  新生代（Young）= Eden區(qū) + Survivor區(qū)

分區(qū)作用：

Eden區(qū)為對(duì)象通常最初分配到的地方,，Survivor區(qū)分為S0和S1兩塊大小相等的區(qū)域,。JVM進(jìn)行Minor GC時(shí)，將Eden中還存活的對(duì)象拷貝到Survivor區(qū)中,，還會(huì)將Survivor區(qū)中還存活的對(duì)象拷貝到Tenured區(qū)中,。在這種GC模式下，JVM為了提升GC效率,， 將Survivor區(qū)分為S0和S1,，這樣就可以將對(duì)象回收和對(duì)象晉升分離開來。

相關(guān)參數(shù)：

-Xmn             -- 設(shè)置新生代內(nèi)存大小,。

-XX:SurvivorRatio  -- 設(shè)置Eden與Survivor空間的大小比例

注意點(diǎn)： 圖中Virtual部分表示可伸縮的內(nèi)存空間,，當(dāng)用-Xms在指定堆的初始大小為128m，通過-Xmx指定堆最大為256m時(shí),，JVM會(huì)根據(jù)內(nèi)存情況在128m與256m之間伸縮,。為了避免JVM進(jìn)行這些伸縮消耗性能，對(duì)于能夠提供穩(wěn)定內(nèi)存空間的用作服務(wù)器的JVM,，通常將-Xms和-Xmx設(shè)置為相等,。

  方法區(qū)（Perm）

分區(qū)作用：

也被成為持久代，用來存放JVM加載的類型信息,。包括: 類型基本信息,，常量池，字段信息,，方法信息,，類變量，指向ClassLoader的引用,，Class類的引用,，方法表等。方法區(qū)是全局共享的,，在一定條件下也會(huì)被GC,。

相關(guān)參數(shù)：

-XX:PermSize        --設(shè)置Perm區(qū)的初始大小

-XX:MaxPermSize    --設(shè)置Perm區(qū)的最大值

  JVM方法棧（注意：不是分區(qū)）

作用： 

JVM方法棧為JVM線程私有內(nèi)存，當(dāng)方法運(yùn)行完畢后,，其對(duì)應(yīng)的棧幀內(nèi)存會(huì)自動(dòng)釋放

相關(guān)參數(shù)：

-Xss                  --設(shè)置方法棧的最大值

TLAB：

JVM所占用的主要內(nèi)存都是從堆空間分配的,，堆是所有線程共享的,，因此在堆上分配內(nèi)存需要加鎖，Sun JDK為提升效率,，會(huì)為每個(gè)新建的線程在Eden上分配一塊獨(dú)立的空間由該線程獨(dú)享,，這塊空間稱為TLAB（Thread Local Allocation Buffer）。其大小由JVM根據(jù)運(yùn)行情況計(jì)算得到,，也可通過參數(shù)-XX:TLABWasteTargetPercent來設(shè)置TLAB可占用的Eden空間的百分比,，默認(rèn)值為1%。在TLAB上分配內(nèi)存不需要加鎖,，因此JVM在給線程中的對(duì)象分配內(nèi)存時(shí)會(huì)盡量在TLAB上分配,。如果對(duì)象過大或TLAB用完，則仍然在堆上進(jìn)行分配,。

2.Sun JDK GC收集器

收集器主要分為引用計(jì)數(shù)器和跟蹤收集器兩種,，Sun JDK中采用跟蹤收集器作為GC實(shí)現(xiàn)策略。

  跟蹤收集器簡(jiǎn)介

跟蹤收集器采用集中式的管理方式,，全局記錄數(shù)據(jù)的引用狀態(tài),。觸發(fā)執(zhí)行時(shí)需要從根節(jié)點(diǎn)來掃描對(duì)象的引用關(guān)系，可能會(huì)造成應(yīng)用程序暫停,。主要有三種實(shí)現(xiàn)算法：復(fù)制（Copying） ,、 標(biāo)記-清除（Mark-Sweep） 、 標(biāo)記-壓縮（Mark-Compact） ,。下文將簡(jiǎn)單介紹這三種算法的過程,，有助于后續(xù)的GC策略理解和分析。

  復(fù)制（Copying）

算法：復(fù)制采用的方式為從根集合掃描出存活的對(duì)象,，并將找到的存活對(duì)象復(fù)制到一塊新的完全未使用的空間中,。

過程：注意，紅叉為不存活的對(duì)象所占用內(nèi)存空間

  標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）

算法：標(biāo)記-清除采用的方式為從根集合開始掃描,，對(duì)存活的對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記,，標(biāo)記完畢后,，再掃描整個(gè)空間中未標(biāo)記的對(duì)象,，并進(jìn)行回收。

過程：

ü   優(yōu)缺點(diǎn)：在空間中存活對(duì)象較多的情況下較為高效,，但由于該算法為直接回收不存活對(duì)象所占用的內(nèi)存,，因此會(huì)造成內(nèi)存碎片。

 

標(biāo)記-壓縮（Mark-Compact）

ü   算法：標(biāo)記階段與“標(biāo)記-清除”算法相同,，但在清除階段有所不同,。在回收不存活對(duì)象所占用的內(nèi)存空間后，會(huì)將其他所有存活對(duì)象都往左端空閑的空間進(jìn)行移動(dòng),，并更新引用其對(duì)象指針,。

ü   過程：

 

ü   優(yōu)缺點(diǎn)：在“標(biāo)記-清除”的基礎(chǔ)上還需要進(jìn)行對(duì)象移動(dòng),，成本相對(duì)較高，好處則是不產(chǎn)生內(nèi)存碎片,。

  

 

3.  Sun JDK GC策略

 

圖4 Sun JDK中可用的GC方式

 

基于上一小節(jié)講解的跟蹤收集器算法,，Sun JDK在新生代和老生代進(jìn)行了不同的算法實(shí)現(xiàn)，形成了上圖中的GC方式分布,。本小節(jié)將具體介紹新生代和老生帶的GC策略及組合方式,。

 

  新生代 – 串行GC（Serial Copying）

算法：復(fù)制（Copy）

過程：

1. 掃描出新生代中存活的對(duì)象；

2. Minor GC將存活的對(duì)象復(fù)制到做為To Space的S0/S1區(qū),；

3. 之前做為To Space/From Spache的S0/S1區(qū)對(duì)換角色,；

4. 經(jīng)歷過幾次Minor GC仍然存活的對(duì)象，放入老生代,。

  新生代 – 并行回收GC（Parallel Scavenge）

算法：復(fù)制（Copy）

過程：在掃描和復(fù)制時(shí)均采用多線程方式進(jìn)行（如下圖）,，并且并行回收GC為大的新生代回收做了很多優(yōu)化（可以自行擴(kuò)展閱讀相關(guān)資料）。

優(yōu)勢(shì)：在多CPU的機(jī)器上其GC耗時(shí)會(huì)比串行方式短,，適合多CPU,、對(duì)暫停時(shí)間要求較短的應(yīng)用。

配置方式：本身是Server級(jí)別多CPU機(jī)器上的默認(rèn)GC方式,，也可以通過-XX:+UseParallelGC來指定,，并且可以采用-XX:ParallelGCThread來指定線程數(shù)。

  新生代 – 并行GC（ParNew）

算法：復(fù)制（Copy）

過程：與并行回收GC（Parallel Scavenge）的區(qū)別在于并行GC（ParNew）必須配合老生代使用CMS GC,。原因是CMS GC在進(jìn)行老生代GC時(shí),，有些過程是并發(fā)執(zhí)行的。如果此時(shí)發(fā)生了Minor GC,，需要進(jìn)行相應(yīng)處理,，而并行回收GC（Parallel Scavenge）是沒有做這些處理的。也正是如此,，ParNew GC不可與并行的老生代GC同時(shí)使用,。

配置方式：在配置為CMS GC的情況下，新生代默認(rèn)使用并行GC（ParNew）方式,，也可以通過-XX:+UseParNewGC來指定,。

  老生代 – 串行GC（Serial MSC）

算法：Mark-Sweep-Compact，該算法結(jié)合Mark-Sweep和Mark-Compact做了一些改進(jìn),。

過程：

1. 掃描出老生代中存活的對(duì)象,，進(jìn)行標(biāo)識(shí)；

2. 遍歷整個(gè)老生代和持久代內(nèi)存空間,，找出未被標(biāo)識(shí)的對(duì)象,，并回收其內(nèi)存；

3. 進(jìn)行滑動(dòng)壓縮（Sliding Compaction），將存活對(duì)象向老生代空間的開始處滑動(dòng),，最終留出一塊連續(xù)的到結(jié)尾的內(nèi)存空間,。

優(yōu)缺點(diǎn)：串行執(zhí)行的過程中為單線程，需要暫停應(yīng)用并耗時(shí)較長(zhǎng),。

配置方式：是client模式默認(rèn)采用的GC方式,，也可以通過-XX:UseSerialGC進(jìn)行指定。

  老生代 – 并行GC（Parallel Mark Sweep,、Parallel Compacting）

算法：Mark -Compact

過程：

1. 將老生代劃分為并行線程個(gè)數(shù)的區(qū)域（regions）,；

2. 并行進(jìn)行存活對(duì)象掃描和標(biāo)記；

3. 單線程對(duì)各區(qū)域進(jìn)行掃描,，標(biāo)記需要壓縮移動(dòng)的區(qū)域,；

4. 并行進(jìn)行對(duì)象移動(dòng)和區(qū)域不存活對(duì)象的回收。

優(yōu)缺點(diǎn)：多線程同時(shí)操作以及dense prefix優(yōu)化,，會(huì)縮短應(yīng)用暫停時(shí)間,。但由于老生代較大，在掃描和標(biāo)識(shí)對(duì)象上需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間,。

配置方式：通過-XX:+UseParallelGC來指定使用Parallel Mark Sweep,；通過-XX:UseParallelOldGC來指定使用Parallel Compacting。

  老生代 – 并發(fā)GC（CMS：Concurrent Mark-Sweep GC）

算法：Mark –Sweep

過程：

1. 第一次標(biāo)記（Initial Marking）：暫停整個(gè)應(yīng)用,，掃描從根集合點(diǎn)到老生代中可直接訪問到的對(duì)象,，并進(jìn)行標(biāo)記；

2. 并發(fā)標(biāo)記（Concurrent Marking）：恢復(fù)所有應(yīng)用的線程,，同時(shí)開始并發(fā)對(duì)之前標(biāo)記過的對(duì)象進(jìn)行輪循,，以標(biāo)記這些對(duì)象可訪問的對(duì)象；

3. 重新標(biāo)記（Remark）：暫停整個(gè)應(yīng)用,，掃描在第二步中被改變引用關(guān)系或新創(chuàng)建的對(duì)象,，并進(jìn)行標(biāo)記；

4. 并發(fā)收集（Concurrent Sweeping）：恢復(fù)所有應(yīng)用的線程,，將沒有標(biāo)記的對(duì)象進(jìn)行單線程回收,。針對(duì)內(nèi)存碎片，CMS會(huì)盡量將相鄰的塊重新組裝成一個(gè)塊,。

 

優(yōu)缺點(diǎn)：如上圖,，優(yōu)點(diǎn)是只有在第一次標(biāo)記和重新標(biāo)記階段需要暫停整個(gè)應(yīng)用，所以能夠做到影響應(yīng)用響應(yīng)時(shí)間很短,。缺點(diǎn)是并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)收集階段CMS會(huì)與應(yīng)用線程爭(zhēng)用CPU資源（用增量CMS模式可以緩解）,，并且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,，free-list機(jī)制會(huì)導(dǎo)致Minor GC效率下降,。

配置方法：通過-XX:UseConcMarkSweepGC來啟動(dòng)老生代CMS GC；通過-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection來啟動(dòng)內(nèi)存碎片整理功能（整理也會(huì)暫停應(yīng)用）。

 

  4.Sun JDK GC默認(rèn)策略及組合策略

ü   Clinet,、Server模式默認(rèn)GC策略

	新生代GC方式	舊生代和持久代GC方式
Client	串行GC	串行GC
Server	并行回收GC	Parallel Mark Sweep GC

 

 

ü   Sun JDK GC組合方式

	新生代GC	舊生代和持久代GC
-XX:+UseSerialGC	串行GC	串行GC
-XX:+UseParallelGC	并行回收GC	Parallel Mark Sweep GC
-XX:+UseConcMarkSweepGC	并行GC	并發(fā)GC 當(dāng)出現(xiàn)Concurrent Mode Failure時(shí)采用串行GC
-XX:+UseParNewGC	并行GC	串行GC
-XX:+UseParallelOldGC	并行回收GC	Parallel Mark Conpact
-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:-UseParNewGC	串行GC	并發(fā)GC 當(dāng)出現(xiàn)Concurrent Mode Failure或Promotion Failed時(shí)采用串行GC
不支持的組合方式	1．-XX:+UseParNewGC -XX:+UseParallelOldGC 2．-XX:+UseParNewGC -XX:+UseSerialGC