Jvm内存区以及垃圾回收算法

Java虚拟机运行时数据区域被分为五个区域：堆(Heap)、栈(Stack)、本地方法栈(Native Stack)、方法区(Method Area)、程序计数器(Program Count Register)

堆
Java Heap是Java虚拟机管理的内存的最大一块，这块区域随着虚拟机的启动而创建。在实际的运用中，我们创建的对象和数组就是存放在堆里面。
如果你听说线程安全的问题，就会很明确的知道Java Heap是一块共享的区域，操作共享区域的成员就有了锁和同步。
与Java Heap相关的还有Java的垃圾回收机制（GC）,Java Heap是垃圾回收器管理的主要区域。程序猿所熟悉的新生代、老生代、永久代的概念就
是在堆里面，现在大多数的GC基本都采用了分代收集算法。如果再细致一点，Java Heap还有Eden空间，From Survivor空间,To Survivor空间等。

栈（Stack）
Java Stack是线程私有的，她的生命周期与线程相同。Java Stack描述的是Java方法执行时的内存模型，每个方法执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame）
用语存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口

本地方法栈
本地方法栈（Native Stack）与Java虚拟机站（Java Stack）所发挥的作用非常相似，他们之间的区别在于虚拟机栈为虚拟机栈执行java方法（也就是字节码）
服务，而本地方法栈则为使用到Native方法服务

方法区：很多人都更愿意把方法区称为“永久
方法区（Method Area）与堆（Java Heap）一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储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等数据

线程私有的数据区域有：
Java虚拟机栈（Java Stack）
本地方法栈（Native Stack）

线程共有的数据区域有：
堆（Java Heap）
方法区

堆被划分成两个不同的区域：新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域：Eden、From Survivor、To Survivor。
堆的大小可以通过参数 –Xms、-Xmx 来指定。

新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2( 该值可以通过参数 –XX:NewRatio 来指定 ) 新生代 ( Young ) = 1/3 的堆空间大小。
老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空间大小。
新生代 ( Young ) 被细分为 Eden 和 两个 Survivor 区域，这两个 Survivor 区域分别被命名为 from 和 to，默认的Edem : from : to = 8 : 1 : 1

JVM 每次只会使用 Eden 和其中的一块 Survivor 区域来为对象服务，所以无论什么时候，总是有一块 Survivor 区域是空闲着的。

GC 分为两种：Minor GC、Full GC ( 或称为 Major GC )。
1.Minor GC 是发生在新生代中的垃圾收集动作，所采用的是复制算法。
a、新生代几乎是所有 Java 对象出生的地方，即 Java 对象申请的内存以及存放都是在这个地方。
b、Java 中的大部分对象通常不需长久存活，具有朝生夕灭的性质。
c、当一个对象被判定为 “死亡” 的时候，GC 就有责任来回收掉这部分对象的内存空间。
d、新生代是 GC 收集垃圾的频繁区域。
e、当对象在 Eden（+from） 出生后，在经过一次 Minor GC 后，如果对象还存活，并且能够被另外一块 Survivor 区域
所容纳( 这里应为 to 区域 )，则使用复制算法将这些仍然还存活的对象复制到另外一块 Survivor 区域 ( 即 to 区域 ) 中，
f、 然后清理所使用过的 Eden 以及 Survivor 区域 ( 即 from 区域 )，并且将这些对象的年龄设置为1，
g、以后对象在 Survivor 区每熬过一次 Minor GC，就将对象的年龄 + 1，
h、当对象的年龄达到某个值时 ( 默认是 15 岁，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设定 )，这些对象就会成为
老年代。
j、但这也不是一定的，对于一些较大的对象 ( 即需要分配一块较大的连续内存空间 ) 则是直接进入到老年代。

复制算法
1、将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。
2、当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

2.Full GC 是发生在老年代的垃圾收集动作，所采用的是标记-清除算法。
a、老年代里面的对象几乎个个都是在 Survivor 区域中熬过来的，它们是不会那么容易就 “死掉” 了的。
b、Full GC 发生的次数不会有 Minor GC 那么频繁，并且做一次 Full GC 要比进行一次 Minor GC 的时间更长。
c、标记-清除算法收集垃圾的时候会产生许多的内存碎片 ( 即不连续的内存空间 )，
d、此后需要为较大的对象分配内存空间时，若无法找到足够的连续的内存空间，就会提前触发一次 GC 的收集动作。

1、标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象
2、在标记完成后统一回收所有被标记的对象
内存分配与回收策略
下面是使用Serial/Serial Old收集器下（ParNew/Serial Old收集器组合的规则也基本一致）的内存分配和回收的策略

对象优先在Eden分配
1、大多数情况下，对象在新生代Eden区中分配。当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次MinorGC。
2、执行GC后，将存活的对象分配到Survivor空间
3、无法放到Survivor空间的对象，分配到老年代
4、分配到Survivor的对象，经过15次Minor GC后，进入老年代

新生代GC（Minor GC）：指发生在新生代的垃圾收集动作，因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
老年代GC（Major GC/Full GC）：指发生在老年代的GC，出现了Major GC，经常会伴随至少一次的MinorGC（但非绝对的，在Parallel Scavenge收集器的
收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程）。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上

大对象直接进入老年代
1、大对象：需要大量连续内存空间的Java对象，最典型的大对象就是那种很长的字符串以及数组
2、虚拟机提供了一个-XX：PretenureSizeThreshold参数，令大于这个设置值的对象直接在老年代分配

长期存活的对象将进入老年代
1、虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄（Age）计数器
2、如果对象在Eden出生并经过第一次Minor GC后仍然存活，并且能被Survivor容纳的话，将被移动到Survivor空间中，并且对象年龄设为1。
3、对象在Survivor区中每“熬过”一次Minor GC，年龄就增加1岁
4、当它的年龄增加到一定程度（默认为15岁），就将会被晋升到老年代中
5、对象晋升老年代的年龄阈值，可以通过参数-XX：MaxTenuringThreshold设置

动态对象年龄判定
1、为了能更好地适应不同程序的内存状况，虚拟机并不是永远地要求对象的年龄必须达到了MaxTenuringThreshold才能晋升老年代
2、如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无须等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄
4. 并行垃圾回收收集器和CMS收集器区别

CMS(Concurrent Mark-Sweep)是以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间的垃圾回收器,如果你的应用程序对停顿比较敏感，并且在应用程序运行的时候可以提供更大的内存和更多的CPU(也就是硬件牛逼)，那么使用CMS来收集会给你带来好处。还有，如果在JVM中，有相对较多存活时间较长的对象(老年代比较大)会更适合使用CMS。

G1为了能够尽量的做到准实时的响应，例如估算暂停时间的算法、对于经常被引用的对象的特殊处理等，G1为了能够让GC既能够充分的回收内存，又能够尽量少的导致应用的暂停，可谓费尽心思，从G1的论文中的性能评测来看效果也是不错的，不过如果G1能允许开发人员在编写代码时指定哪些对象是不用mark的就更完美了，这对于有巨大缓存的应用而言，会有很大的帮助，G1将随JDK 6 Update 14 beta发布。

并行收集:并行收集使用多线程处理垃圾回收工作，因而速度快，效率高。而且理论上CPU数目越多，越能体现出并行收集器的优势。（串型收集的并发版本，需要暂停jvm） 并行paralise指的是多个任务在多个cpu中一起并行执行，最后将结果合并。效率是N倍。