JVM的垃圾回收機制真是通俗易懂

堆記憶體的劃分

分為三個部分（以下名詞表示同一個區）：

• 新生區、新生代、年輕代
• 養老區、老年區、老年代
• 永久區、永久代

劃分割區域的目的

唯一目的就是優化GC效能。

如果沒有分代，我們所有的物件都放在一塊，GC的時候我們需要對堆的所有區域進行掃描。而很多的物件都是“朝生夕死”的，如果把建立的新的物件都放在某一地方，當GC的時候就先把“朝生夕死”物件的區域進行回收，這樣就會騰出很多大的空間來。

一、新生區的垃圾回收機制

新生區分為：Eden區、Survivor0區、Survivor1區（也稱為from區和to區）
其中Eden區佔80%的記憶體空間，每塊Survivor各佔用10%的記憶體空間（如：Eden佔800M，每個Survivor佔100M）

1.開始時建立的物件都是分配在Eden區域中，當Eden區快滿了，就會觸發垃圾回收Minor GC（使用複製演演算法進行垃圾回收）

2.Minor GC處理後，首先會把Eden區中還存活著的物件一次性轉入其中一塊空閒著的Survivor區。然後清空Eden區，之後建立的物件就繼續放入Eden區中了，直至下次Eden又被填滿。

3.Eden再次被填滿時，就會再次出發Minor GC，清理後（Minor會清理Eden區和Survivor區的記憶體），Eden區和存在物件的Survivor區（此時的from區）中存活的物件轉移到另一塊空著的Survivor區中（此時的to區），並清空Eden區和之前存在物件的Survivor區（此時變為to區了，“From”和“To”會交換他們的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。）

這就是複製演演算法的流程。
一直要保持一個Survivor區是空的以提供複製演演算法垃圾回收，而這塊區域的記憶體只佔整塊的10%，其他90%記憶體都可以被使用，課件記憶體利用率還是相當高的。

二、什麼時候進入老年區呢？

1 經歷15次GC後進入老年區

預設情況下，如果新生區中的某個物件經歷了15次GC後，還是沒有被回收掉，那麼它就會被轉入老年區。
可通過JVM引數“-XX:MaxTenuringThreshold”來設定，預設是15。

2 動態物件年齡判斷

這種方法不用等到經歷GC15次。
假如一批物件總大小大於當前Survivor區記憶體的50%，那麼大於等於這批物件年齡的物件就會被轉移到老年區。

例：假設Survivor0區中的兩個物件都經歷的3次GC（年齡3），而且這兩個物件總大小50M，超過了Survivor0區記憶體大小的一半。那麼此時Survivor0區中年齡大於等於3歲的物件就都要被全部轉移到老年區。

3 大物件直接進入老年代

有一個JVM引數"-XX:PretenureSizeThreshold"，預設值是0，表示任何情況都先把物件分配給Eden區。
若設定為1048576位元組，也就是1M。則表示當建立的物件大於1M時，就會直接把這個物件放入到老年區，就根本不會經過新生區了。
這麼做的原因：大物件在經歷複製演演算法進行GC的時候會降低效能。

4 Minor GC後存活的物件太多無法放入Survivor區了

Minor GC後存活的物件太多，導致Survivor區放不下了，此時就會將所有的物件直接轉移到老年區中。

三、老年區空間分配擔保原則

執行每一次Minor GC前，JVM都先檢查一下老年區可用的記憶體空間是否大於新生區所有物件的總大小。

原因：極端情況下，Minor GC後，新生代中所有的物件都活了下來，那就會把所有新生代中的物件放入老年區中。

• 如果說老年區可用記憶體大於新生代物件總大小，那麼就可以放心的執行Minor GC。
• 但如果老年區記憶體小於新生區物件的總大小，這時候就會看一個引數：“-XX:HandlePromotionFailure”是否設定為true了。如果為true，就進入下一次判斷，看老年區可用記憶體是否大於之前每次Minor GC後進入老年區物件的平均大小。如果老年代可用記憶體小於平均大小或是引數沒有設定成true，那就會直接觸發“Full GC”，就是對老年代進行垃圾回收，騰出空間後，再進行Minor GC，相當於對新生區、老年區統一做了一次清理。

三種情況遞進理解：

1.如果Minor GC後，存活的物件<Survivor區大小，直接進入Survivor區即可；

2.如果Minor GC後，存活的物件>Survivor區大小，但<老年區可用記憶體，直接進入老年區；

3.若Minor GC後，此時老年區都放不下這些存活的物件了，就會觸發Full GC；
如果Full GC後老年區記憶體還是不夠用，就會導致OOM記憶體溢位。

四、老年區垃圾回收演演算法

標記整理演演算法

【原理】

一開始物件都是任意分佈的，在經歷完垃圾回收之後，就會標記出哪些是存活物件，哪些是垃圾物件，然後就會把這些存活的物件在記憶體中進行整理移動，儘量都挪到一邊去靠在一起，然後再把垃圾物件進行清除，這樣做的好處就是避免了垃圾回收後產生的大片記憶體碎片。

【缺點】

較為耗時，比複製演演算法慢10倍；

所以如果系統頻繁出現Full GC，會嚴重影響系統效能，出現卡頓。所以JVM優化的一大問題就是減少Full GC頻率。

五、垃圾回收器

新生區和老年區進行垃圾回收時是通過不同的垃圾回收器進行回收的

Seral 和 Seral Old垃圾回收器

• 分別用於回收新生區和老年區。
• 單執行緒執行，垃圾回收時會停止我們系統的其他執行緒，再執行垃圾回收(不再使用）；

ParNew和CMS垃圾回收器

• 分別用於新生區和老年區；
• 多執行緒並行，效能更好，現在一般是線上生產系統的標配。

G1垃圾回收器

統一收集新生區和老年區，採用更加優秀的演演算法機制。

總結

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