Java堆内存分配机制

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在Java的内存区域中，程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈3个区域随线程而生，随线程而灭；栈中的栈帧随着方法的进入和退出执行入栈和出栈。因此这几个内存区域的内存分配和划分都具有确定性。

而Java堆不一样。由于其不确定性，JVM关注的内存分配与回收重点都在这。

Java堆内存的分配整体可以概述为“自适应的，分代的，停止-复制，标记-清除”式的垃圾回收器。

分代指Java将堆内存划分为年轻代（Young Generation），年老代(Old Generation)，永久代(Permannet Generation)三块大区域。

在了解这三块区域之前我们先了解一下“停止-复制，标记-清除”两种清理方法。

1. 停止-复制

它依据的思想是，对任何“存活”的对象，一定能追溯到其存活在堆栈或者静态存储区的引用，因此从堆栈和静态存储区来时遍历所有引用，就能找到“活的”对象。

在进行清理时，程序将会被暂停，也就是说它不是后台清理的。

此方式会将所有活的对象复制到新堆，没有被复制的全部都是垃圾。当对象被复制到新堆时，他们是一个接一个的，所以新堆保持紧凑排列。

1. 标记-清除

这种清理方式的思想同样是从堆栈和静态存储区开始，便利所有引用，找出所有活的对象。只是当它找到活的对象时，他会给对象设一个标记，标记过程中不会发生任何清理动作。

当标记工作完成后才会开始清理工作。由于只是清理没有发生任何复制动作，所以清理完成后，剩下的堆空间时不连续的。此时所有存活的对象向内存一端移动，以确保紧凑连续。

在了解了这两种清理方式后，我们来看看堆内存中三大区域是如何分工协作的。

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• 年轻代

对象在被创建时，内存分配首先发生在年轻代（有一部分大对象可以直接被创建在年老代）。大部分对象在被创建后很快不再被使用。于是会被年轻代的GC机制清理掉，叫做 Minor GC 或者 Young GC。

年轻代还可以划分为三个区域：Eden区，Survivor0，Survivor1.

Eden区：伊甸园，很形象的命名。对象在年轻代中会被首先创建到Eden区。

年轻代使用“停止-复制”清理方法，具体步骤如下：

1. 对象被创建在Eden区。
2. 当Eden区满时，则触发一次 Minor GC。会清理消亡的对象，并将存活的对象复制到 Survivor0 区。（此时 Survivor1区是空的）
3. 在Eden区执行几次GC后，Survivor0 区也会变满。此时对Survivor0 区进行GC清理动作，然后将Eden区本次未消亡的对象和 Survivor0 区存活的对象一起复制到 Survivor1 区。（此后一段时间内 Survivor0区是空的）
4. 当两个 Survivor 区相互切换固定次数后（HotSpot虚拟机默认是15次，可手动更改）。将仍然存活的对象复制到年老代。此时仍存货的对象很少，比如我们自定义的类。

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• 年老代

在年老代满了的时候，会触发GC机制。被称为 Major GC 或 Full GC。年老代使用的GC方式为“标记-清理”。

1. 当创建较大的对象时，如长字符串，大数组。Young空间不足，则会直接分配至年老代。大对象会提前出发GC动作。所以应尽少使用。更应该避免使用短命的大对象。
2. 会存在年老代引用新生代对象的情况。此时如果 Young GC时，可能要查询年老代，已确定是否可以回收，这十分低效。所以在年老代中会维护一个 512byte 的“ card table ”，存储多有对年轻代的引用记录。只需要查询此处即可。

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• 永久代

永久代经常只会发生两种清理动作：

1. 常量池中的常量。此时只需要确定没有该常量存活的引用即可。
2. 无用的类信息，此时需要确定以下三点，才可以回收。
      (1.)：类的所有实例已经被回收；
      (2.)：类的ClassLoader被回收；
      (3.)：没有通过反射引用该类的地方；