1、一 JVM 内存模型 1.1 Java 栈 Java 栈是与每一个线程关 联的，JVM 在创建每一个线程的时候，会分配一定的栈空间给线程。它主要用来存储线程执行过程中的局部变量，方法的返回值，以及方法调用上下文。栈空 间随着线程的终止而释放。StackOverflowError：如果在线程执行的过程中， 栈空间不够用，那么 JVM 就会抛出此异常，这种情况一般是死递归造成的。1.2 堆 Java 中堆是由所有的线程共享的一 块内存区域，堆用来保存各种 JAVA 对象，比如数组，线程对象等。1.2.1 Generation JVM 堆一般又可以分为以下三部分：PermPerm 代主要保存 cla
2、ss,method,filed 对象，这部门的空间一般不会溢出，除非一次性加载了很多的类，不 过在涉及到热部署的应用服务器的时候，有时候会遇到 java.lang.OutOfMemoryError : PermGen space 的 错误，造成 这个错误的很大原因就有可能是每次都重新部署，但是重新部署后，类 的 class 没有被卸载掉，这样就造成了大量的 class 对象保存在了 perm 中， 这种情况下，一般重新启动应用服务器可以解决问题。TenuredTenured 区主要保存生命周期长的对象，一般是一些老的对象，当一些对象在 Young 复制转移一定的次数以后， 对象就会被转 移到
3、Tenured 区，一般如果系统中用了 application 级别 的缓存， 缓存中的对象往往会被 转移到这一区间。YoungYoung 区被划分为三部分， Eden 区和两个大小严格相同的 Survivor 区，其中Survivor 区间中，某一时刻只有其中一个是被使用的，另外一个留做垃圾收集时复制对象用，在 Young 区 间变满的时候， minor GC 就会将存活的对象移到空闲的 Survivor 区间中，根据 JVM 的策略，在经过几次垃圾收集后，任然存活于Survivor 的对象将被移动到 Tenured 区间。1.2.2 Sizing the Generations JVM 提
4、供了相应的参数来对内存大小进行配置。正如上面描述，JVM 中堆被分为了 3 个大的区间，同时 JVM 也提供了一些选项对 Young,Tenured 的大小 进行控制。Total Heap -Xms ：指定了 JVM 初始启动以后初始化内存-Xmx：指定 JVM 堆得最大内存，在 JVM 启动以后，会分配-Xmx 参数指定大小的内存给 JVM，但是不一定全部使用，JVM 会根据-Xms 参数来调节真正用于JVM 的内存-Xmx -Xms 之差就是三个 Virtual 空间的大小Young Generation-XX:NewRatio=8 意味着 tenured 和 young 的比值 8：1，
5、这样 eden+2*survivor=1/9堆内存-XX:SurvivorRatio=32 意味着 eden 和一个 survivor 的比值是 32：1，这样一个Survivor 就占 Young 区的 1/34.-Xmn 参数 设置了年轻代的大小Perm Generation-XX:PermSize=16M -XX:MaxPermSize=64MThread Stack-XX:Xss=128K1.3 堆栈分离的好处 呵 呵，其它的先不说了，就来说说面向对象的设计吧，当然除了面向 对象的设计带来的维护性，复用性和扩展性方面的好处外，我们看看面向对象如何巧妙的利用了堆 栈分离。如果从 JAVA
6、 内存模型的角度去理解面向对象的设计，我们就会发现对象它完美的表示了堆和栈，对象的数据放在堆中，而我们编写的那些方法一般都是 运行在栈中，因此面向对象的设计是一种非常完美的设计方式，它完美的统一了数据存储和运行。二 JAVA 垃圾收集器 2.1 垃圾收集简史 垃圾收集提供了内存管理的机制，使得应用程序不需要在关注内存如何释放，内存用完后，垃圾收集会进 行收集， 这样就减轻了因 为人为的管理内存而造成的错误，比如在 C+语言里，出现内存泄露时很常见 的。Java 语言是目前使用最多的依 赖于垃圾收集器的语 言，但是垃圾收集器策略从 20 世纪 60 年代就已经流行起来了，比如 Smalltalk
7、,Eiffel 等编程语言也集成了垃圾收集器的机制。2.2 常见的垃圾收集策略 所有的垃圾收集算法都面临同一个问题，那就是找出应用程序不可到达的内存块，将其释放，这里面得不可到达主要是指应用程序已经没有内存块的引用了，而在 JAVA 中，某个对象 对应用程序是可到达的是指：这个对象被根（根主要是指类的静态变量，或者活跃 在所有线程栈的对象的引用）引用或者对象被另一个可到达的对象引用。2.2.1 Reference Counting(引用计数） 引用计数是最简单直接的一种方式，这种方式在每一个对象中增加一个引用的计数，这个计数代表当前程序有多少个引用引用了此对象，如果此对象的引用计数变为 0，那
8、么此对象就可以作为垃圾收集器的目标对象来收集。优点：简单，直接，不需要暂停整个应用缺点：1.需要编译器的配合，编译器要生成特殊的指令来进行引用计数的操作，比如每次将对象赋值给新的引用，或者者对象的引用超出了作用域等。2.不能处理循环引用的问题2.2.2 跟踪收集器 跟踪收集器首先要暂停整个应用程序，然后开始从根对象扫描整个堆，判断扫描的对象是否有对象引用，这里面有三个问题需要搞清楚：1如果每次扫描整个堆，那么势必让 GC 的时间变长，从而影响了应用本身的执行。因此在 JVM 里面采用了分代收集，在新生代收集的时候 minor gc 只需要扫描新生代，而不需要扫 描老生代。2JVM 采用了分代收
9、集以后，minor gc 只扫描新生代，但是 minor gc 怎么判断是否有老生代的对象引用了新生代的对象，JVM 采用了卡片标记的策略，卡片标记将老生代分成了一块一块的，划分以后的每一个块就叫做一个卡片，JVM采用卡表维护了每一个块的状态，当 JAVA 程序运行的时候，如果发现老生代对象引用或者释放了新生代对象的引用，那么就 JVM 就将卡表的状态设置为脏状态，这样 每次 minor gc 的时候就会只扫描被标记为脏 状态的卡片，而不需要扫描整个堆。具体如下图：3GC 在收集一个对象的时候会判断是否有引用指向 对象，在 JAVA 中的引用主要有四种：Strong reference,Sof
10、t reference,Weak reference,Phantom reference.Strong Reference 强引用是 JAVA 中默认采用的一种方式，我们平时创建的引用都属于强引用。如果一个对象没有强引用，那么对象就会被回收。public void testStrongReference()Object referent = new Object();Object strongReference = referent;referent = null;System.gc();assertNotNull(strongReference);Soft Reference软引用的对象在
11、GC 的时候不会被回收，只有当内存不 够用的时候才会真正的回收，因此软引用适合缓 存的场合， 这样使得缓存中的对象可以尽量的再内存中待长久一点。Public void testSoftReference()String str = “test“;SoftReference softreference = new SoftReference(str);str=null;System.gc();assertNotNull(softreference.get();Weak reference弱引用有利于对象更快的被回收，假如一个对象没有强引用只有弱引用，那么在 GC 后，这个对象肯定会被回收。Pub
12、lic void testWeakReference()String str = “test“;WeakReference weakReference = new WeakReference(str);str=null;System.gc();assertNull(weakReference.get();Phantom reference 2.2.2.1 Mark-Sweep Collector(标记-清除收集器） 标记清除收集器最早由 Lisp 的发明人于 1960 年提出，标记清除收集器停止所有的工作，从根扫描每个活跃的对象，然后 标记扫 描过的对象， 标记完成以后，清除那些没有被标记的对
13、象。优点：1 解决循环引用的问题2 不需要编译器的配合，从而就不执行额外的指令缺点：1每个活跃的对象都要进行扫描，收集暂停的时间比较长。2.2.2.2 Copying Collector(复制收集器） 复制收集器将内存分为两块一样大小空间，某一个时刻，只有一个空间处于活跃的状态，当活跃的空间满的时候， GC 就会将活跃的对象复制到未使用的空间中去，原来不活跃的空间 就变为了活跃的空间。复制收集器具体过程可以参考下图：优点：1 只扫描可以到达的对象，不需要扫描所有的对象，从而减少了应用暂停的时间缺点：1需要额外的空间消耗，某一个时刻， 总是有一块内存处于未使用状态2复制对象需要一定的开销2.2.
14、2.3 Mark-Compact Collector(标记-整理收集器） 标记整理收集器汲取了标记清除和复制收集器的优点，它分两个阶段执行，在第一个阶段，首先扫描所有活跃的对象，并 标记所有活跃的对象，第二个 阶段首先清除未标记的对象，然后将活跃的的对象复制到堆得底部。标记整理收集器的过程示意图请参考下图：Mark-compact 策略极大的减少了内存碎片，并且不需要像 Copy Collector 一样需要两倍的空间。2.3 JVM 的垃圾收集策略 GC 的执行时要耗费一定的 CPU 资源和时间的，因此在 JDK1.2 以后， JVM 引入了分代收集的策略，其中对新生代采用“Mark-Compact“策略，而对老生代采用了“Mark-Sweep“的策略。其中新生代的垃圾收集器命名为“minor gc” ，老生代的GC 命名为“Full Gc 或者 Major GC“.其中用 System.gc()强制执行的是 Full Gc.2.3.1 Serial Collector Serial Collector 是指任何时刻都只有一个线程进行垃圾收集，这种策略有一个名字“stop the whole world“,它需要停止整个应用的执行。这种类型的收集器适合于单 CPU 的机器。Serial Copying Collector
