Java之GC

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GC

GC就是垃圾回收(Garbage Collection),如果你写过C++或者C程序的,你就会知道new一个数据后,就需要delete它的内存,这就是手动管理内存,但这样如果你粗心点的话,就容易造成内存泄露,所以就有了自动垃圾回收,也就我们这里所讨论的GC。Java的GC会对JVM(Java Virtual Machine)中的内存进行标记,并确定哪些内存需要回收,根据一定的回收策略,自动的回收内存,永不停息(Nerver Stop)的保证JVM中的内存空间,防止出现内存泄露和溢出问题。
其实GC很早就有了,1960年诞生于MIT的Lisp是第一门真正使用内存动态分配和垃圾收集技术的语言。

内存布局

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JVM 在执行 Java 程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。有的区域依赖线程的启动和结束而建立和销毁,这样的区域可看作是线程私有的区域(Per-Thread Data Area);其他的区域则随着虚拟机进程的启动而存在,可以看做是线程间共享的区域。

具体而言,JVM 的运行时数据区域包括如下:

  • 程序计数器(Program Counter Register):线程私有的数据区域,保存当前正在执行的虚拟机指令的地址;
  • Java 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack):线程私有的数据区域,每个栈帧中存放当前执行方法的本地变量及返回地址;
  • Java 堆(Heap):线程共享的数据区域,对象及数组的分配空间;
  • 方法区(Method Area):线程共享的数据区域,存放由类加载器加载的类型信息、常量及静态变量;
  • 本地方法栈(Native Method Stack):用于 Native 方法的方法栈

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分,用于存储编译器生成的常量和引用。一般来说,常量的分配在编译时就能确定,但也不全是,也可以存储在运行时期产生的常量。比如String类的intern()方法,作用是String类维护了一个常量池,如果调用的字符”hello”已经在常量池中,则直接返回常量池中的地址,否则新建一个常量加入池中,并返回地址。

GC大致过程

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在JVM的堆内存中,被分为了年轻代(Young Generation)和老年代(Old Generation、持久代(Permanent Generation)。其中年轻代又被分为Eden区和survivor区,而survivor区又被分为大小相等的2个区,分别称为S1区和S2区。持久代在Sun Hotpot虚拟机中就是指方法区(有些JVM根本就没有持久代这一说法)

当程序需要在堆上分配内存时,会首先在eden区进行分配。

当eden区内存已满无法再分配对象时,会触发第一次minor gc,将eden区存活的对象拷贝到其中一个survivor区,比如S1,并把eden区的内存清空,以备使用。

当eden区的内存再次被使用完时,会触发第二次minor gc,将eden区和S1区中存活的对象拷贝到S2区,并将eden区和S1区的内存清空以备使用。在有的书中会提到from区和to区,其实from区和to区是相对而言的,当把S1区的内容拷贝到S2区时,S1为from区,S2为to区。而将S2区的内容拷贝到S1时,S2为from区,S1为to区。

当eden区的内存再次被用完时,会触发第三次minor gc,将eden区和S2区存活的对象拷贝到S1区,并清空eden区和S2区的内存,以备使用。

上述过程循环往复。

当某个对象经历了一次minor gc并且存活下来,没有被清理掉,则说这个对象长大了一岁。当某个对象的年龄大于一定阈值,通常是15岁时,该对象在下次minor gc时会被放到老年代中。

当老年代中的内存不够用时,会触发full gc。

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