Java中内存分配和回收策略、新生代、老年代

       Java中对于垃圾回收的策略有多种，而目前商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”，这种算法是根据对象存活周期的不同将内存分为几块，一般是将Java堆分为新生代和老年代，根据各个年代的特点采用较适合的收集算法。

       新生代中采用的收集算法：复制算法。算法的思想是将可用内存分为大小相等的两块，每次使用其中一块，当一块内存用完了，就将还存活的对象分到另一块。然后把使用过的内存空间一次进行清理。这种算法缺点会明显，就是会浪费一半的空间。而根据IBM研究表明，新生代中98%的对象朝生夕死，所以不需要按照1:1进行分配，而是按照内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间(from和to两个)，每次使用Eden和其中一个Survivor。当回收时，将Eden和其中一块Survivor中还存活着的对象一次性复制到另一块Survivor中，然后清理Eden和刚才用过的Survivor空间。一般默认的比例为：Eden：from：to＝8:1:1。注：可通过-XX:SurvivorRatio=i来设置，默认i＝8。当Survivor空间不够时，需要依赖其他内存(老年代)进行分配担保。内存的分配担保：如果另一块Survivor空间没有足够的内存空间存放上一次新生代收集下来的存活对象，那么这些对象将直接通过分配担保机制进入老年代。

       老年代中采用的收集算法：标记－整理算法。算法思想：首先标记需要回收的对象，然后让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。

       内存分配及回收策略

       1、对象优先在Eden分配：大多数情况下，对象在新生区Eden区中分配，当Eden没有足够空间分配时，虚拟机将发起一次Minor GC(见以下代码注释)，GC后将已有对象放入Survivor中，若Survivor空间不足，则通过分配担保机制提前转移到老年代。

public class TestMinorGc {

private static final int _1M=1024*1024;

/**
* VM参数：－verbose：gc －Xms20M －Xmx20M －Xmn10M -XX:+PrintGcDetails -XX:SurvivorRatio=8
*
* 上述在参数在运行程序时配置。-Xms20M -Xmx20M设置堆大小为20M -Xmn10M：堆中新生代10M。
*
* －XX：SurvivorRatio＝8：Eden占8M。－XX：PrintGcDetails：这个参数告诉虚拟机在发生垃圾
*
* 收集行为时打印内存回收日志。
*
* */

public static void testAllocation(){
byte[] a1,a2,a3,a4;

a1=new byte[2*_1M];
a2=new byte[2*_1M];
a3=new byte[2*_1M];
/** 在Eden中为a4分配内存时，发现只剩下2M，内存不够，这时会发生一次Minor GC(Minor GC指发生在新生代的
* 垃圾收集动作，频率较高。引申：老年代GC(Major GC/Full Gc):发生在老年代的GC，速度慢，一般是Minor
* 的1/10.)GC后发现已有的3个2M的对象无法放入Survivor中(空间不够)，因此需要使用分配担保机制将它们提前
* 转移到老年代中。
* */
a4=new byte[4*_1M];
}

}

      2、大对象直接进入老年代。所谓大对象是指需要大量连续内存空间的Java对象，例如较长的字符串和较长的数组。虚拟机提供了一个－XX：PretenureSizeThreshold参数，令大于这个值的参数直接在老年代分配。
public class BigObjectOld {

private static final int _1M = 1024 * 1024;

/**
* VM参数：－verbose：gc －Xms20M －Xmx20M －Xmn10M -XX:+PrintGcDetails
* -XX:SurvivorRatio=8 －XX：PretenureSizeThreshold＝3145728
*
* 注意：－XX：PretenureSizeThreshold后面的参数不能写3M，而要写3145728。
*/
public static void testBigObjectOld(){
byte[] a;
/**
* a所占内存大于设置的参数，故直接进入老年代。
* */
a=new byte[4*_1M];
}

}

        3、长期存活的对象进入老年代。虚拟机既然采用了分代收集的思想来管理内存，那么内存回收时就必须能识别对象放在新生代，哪些对象放在老年代。为了做到这点，虚拟机给每个对象定义一个对象年龄计数器。如果对象在Eden出生并经过第一次MinorGC然后仍然存活，并且能被Survivor容纳的话，将被移到Survivor中，并且对象年龄设为1。对象在Survivor中没过一次Minor GC，年龄就增加一岁。当年龄增加到一定程度，就会晋升到老年代。对象晋升老年代的年龄阈值，可以通过参数：-XX:MaxTenuringThreshold设置。
        4、动态对象年龄判定。为了能更好的适应不同程序的内存状况，虚拟机并不是永远的要求对象必须达到MaxTenuringThreshold才能晋升老年代，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，无需达到MaxTenuringThreshold的要求。

       5、空间分配担保。在发生Minor GC之前，虚拟机会先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象的总空间，如果这个条件成立，那么Minor GC可以确保是安全的。若不成立，则虚拟机会查看HandlePromotionFailure设置值是否担保失败，若允许，那么会继续检查老年代最大可用连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小(相当于一个经验值，不保证可以成功)，如果大于，，尽管这次Minor GC冒险，也会尝试进行一次Minor GC；如果小于，或者HandlePromotionFailure设置为不允许冒险，那么需要进行一次Full
GC。