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java中JVM虛擬機內存模型詳細說(shuō)明
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JVM的內部結構如下圖：
java中JVM虛擬機內存模型詳細說(shuō)明 - 天涯草 - 天涯草
一個(gè)優(yōu)秀Java程序員，必須了解Java內存模型、GC工作原理，以及如何優(yōu)化GC的性能、與GC進(jìn)行有限的交互，有一些應用程序對性能要求較高，例如嵌入式系統、實(shí)時(shí)系統等，只有全面提升內存的管理效率，才能提高整個(gè)應用程序的性能。
本文將從JVM內存模型、GC工作原理，以及GC的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行探討，從GC角度提高Java程序的性能。
1 java內存分為：
程序計數器(當前線(xiàn)程所執行字節碼的行號指示器，字節碼解釋器要通過(guò)改變這個(gè)計數器的值來(lái)選擇下一條字節碼指令，分支、循環(huán)、異常處理等。每條線(xiàn)程都有一條獨立的程序計數器，屬于線(xiàn)程私有的內存區)、
java虛擬機棧(也是線(xiàn)私有的，存儲局部變量、操作棧，每個(gè)方法執行時(shí)創(chuàng )建一個(gè)棧幀，執行過(guò)程就是棧的出棧入棧操作)、
本地方法棧(執行native方法)、
年輕代堆(eden、from survivor、to survivor)、年老代堆(經(jīng)過(guò)幾次垃圾回收，保存下來(lái)的)、
持久代堆(也叫方法區，保存常量池和類(lèi)型數據信息，不會(huì )被回收)、
直接內存(使用native方法直接分配堆外內存，再通過(guò)堆內的DirectByteBuffer作為這塊內存的引用進(jìn)行操作)
2 對象訪(fǎng)問(wèn)有兩種：通過(guò)句柄池和直接通過(guò)指針，句柄池的好處是垃圾回收后，不需要改變對象引用，只要改變句柄引用;直接指針的好處是效率較高。
引用《深入java虛擬機第二章》
解釋了minor gc和major gc，和兩個(gè)survivor區之于復制收集算法的意義
3 jvm內存機制
java內存中的四種引用解析，強引用、弱引用、軟引用、虛引用
4 垃圾回收算法
4.1 引用計數，效率高，但是無(wú)法解決無(wú)用對象循環(huán)引用的問(wèn)題。及時(shí)引用計數大于0，但卻不可用。
4.2 根對象可達，java虛擬機使用的方式�？梢宰鳛楦鶎ο蟮挠校禾摂M機棧幀中引用的對象，方法區中(持久區)類(lèi)靜態(tài)屬性引用的對象(類(lèi)靜態(tài)屬性在創(chuàng )建實(shí)例之前就已經(jīng)為這個(gè)屬性分配好空間，創(chuàng )建好實(shí)例，在所有的類(lèi)實(shí)例中共享)，方法區中常量引用的對象(比如常量字符串)，本地方法棧中引用的對象(native方法)。
4.3 引用強度，強(即傳統理解的引用，obj=new obj())，軟(softReference，在內存溢出之前，GC會(huì )將這部分納入回收范圍，進(jìn)行二次回收，如果還是沒(méi)有足夠內存，那么OOM)，弱(weakReference,一旦GC進(jìn)行回收，無(wú)論內存是否充足都會(huì )被回收)，虛(有虛引用不會(huì )影響生命周期，無(wú)法通過(guò)虛引用來(lái)獲得一個(gè)對象，唯一作用是對象被回收時(shí)能得到一個(gè)系統通知，PhantomReference)
4.4 對象在回收之前會(huì )調用僅有一次finalize()，可以在finalize中自救，把自己被引用。只有當對象覆蓋finalize()方法才會(huì )被放入執行finalize()的隊列。不建議使用這個(gè)，可以用try{} finally代替。
4.5 java回收算法
標記清除法，效率低下，會(huì )產(chǎn)生內存碎片。
復制收集算法，較為主流的算法，分區，eden,survivor，將未被回收的對象移動(dòng)到survivor區，然后一次性清理eden區。這種算法適用于對象存活率不高的情況，要犧牲一部分分配空間，一般來(lái)說(shuō)eden:survivor=8:1。
當對象存活率很高的時(shí)候，復制收集算法的效率會(huì )出現問(wèn)題，所以有了標記-整理算法。把所有存活對象整理到一端，再把另一端直接清理掉。
分代算法，java內存一般都分為新生代和年老代，根據兩個(gè)區域對象存活率的特點(diǎn)，分別采用了復制-收集算法和標記-清理(標記-整理)算法。
4.6 垃圾收集器
serial收集器，單線(xiàn)程收集。很可惡，會(huì )停掉其他用戶(hù)線(xiàn)程。糟糕的用戶(hù)體驗。但是適用于client端，因為產(chǎn)生的垃圾量少，回收快，幾十毫秒解決。
parNew收集器，和serial一樣。區別是收集時(shí)采用多線(xiàn)程機制。
CMS收集器，可以讓收集線(xiàn)程和用戶(hù)線(xiàn)程并發(fā)執行，可惜的是作為年老代的收集器，只能和上面兩個(gè)不靠譜的收集器一起配合使用。它是以最短停頓時(shí)間為目標的年老代收集器，使用mark-sweep算法(標記-清除)�；厥詹襟E是初始標記(stop world),并發(fā)標記，重新標記(stop world)，并發(fā)清除。stop world的時(shí)間很短，所以可以認為是用戶(hù)線(xiàn)程并發(fā)的收集器。
parallel scavenge收集器，是并發(fā)收集器，可以和用戶(hù)線(xiàn)程并存�？梢酝ㄟ^(guò)參數控制吞吐量=用戶(hù)線(xiàn)程時(shí)間/(用戶(hù)時(shí)間+垃圾收集時(shí)間)，前臺程序適用低吞吐量，減少用戶(hù)操作每次停頓的時(shí)間;而后臺程序適用于高吞吐量，盡快完成后臺的計算。也稱(chēng)作吞吐量?jì)?yōu)先收集器。該收集器還能設置自適應模式，會(huì )根據實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調整吞吐量。
serial old收集器和serial一樣，用于年老代收集。使用標記整理算法。
parallel old收集器，用于和parallel scavenge配合使用的年老代收集器，是parallel scavenge的最佳搭檔。
G1(garbage first)收集器，最前沿的，jdk1.6進(jìn)入試用期。采用標記-整理算法，并且對新生區分區，分區有不同的優(yōu)先級，優(yōu)先收集內存較滿(mǎn)的區域。有著(zhù)很高的并發(fā)和較低的停頓，也算是敏捷的一種收集器。
5 基本經(jīng)驗
minor gc是運行在新生代的gc，major GC是運行在年老代的GC，比minor慢十倍。
大對象很有可能直接進(jìn)入年老代，程序中盡量避免短命大對象(數組、列表)。
一次minor沒(méi)被收集，從eden進(jìn)入survivor，每過(guò)一次GC,survivor加一歲，直到N歲進(jìn)入年老區。
根據GC的工作原理，我們可以通過(guò)一些技巧和方式，讓GC運行更加有效率，更加符合應用程序的要求。一些關(guān)于程序設計的幾點(diǎn)建議：
1)最基本的建議就是盡早釋放無(wú)用對象的引用。大多數程序員在使用臨時(shí)變量的時(shí)候，都是讓引用變量在退出活動(dòng)域(scope)后，自動(dòng)設置為 null.我們在使用這種方式時(shí)候，必須特別注意一些復雜的對象圖，例如數組，隊列，樹(shù)，圖等，這些對象之間有相互引用關(guān)系較為復雜。對于這類(lèi)對象，GC 回收它們一般效率較低。如果程序允許，盡早將不用的引用對象賦為null，這樣可以加速GC的工作。
2)盡量少用finalize函數。finalize函數是Java提供給程序員一個(gè)釋放對象或資源的機會(huì )。但是，它會(huì )加大GC的工作量，因此盡量少采用finalize方式回收資源。
3)如果需要使用經(jīng)常使用的圖片，可以使用soft應用類(lèi)型。它可以盡可能將圖片保存在內存中，供程序調用，而不引起OutOfMemory.
4)注意集合數據類(lèi)型，包括數組，樹(shù)，圖，鏈表等數據結構，這些數據結構對GC來(lái)說(shuō)，回收更為復雜。另外，注意一些全局的變量，以及一些靜態(tài)變量。這些變量往往容易引起懸掛對象(dangling reference)，造成內存浪費。
5)當程序有一定的等待時(shí)間，程序員可以手動(dòng)執行System.gc()，通知GC運行，但是Java語(yǔ)言規范并不保證GC一定會(huì )執行。使用增量式GC可以縮短Java程序的暫停時(shí)間。
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