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java的gc垃圾回收机制_Java

前言

java 和 cpp 有个很大的不同就是 java 程序在运行时候不需要程序员编写代码来处理内存的回收释放，java 在 jvm 的基础上增加了垃圾回收 gc 机制，会在合适的时间段触发垃回收器，这提高了代码的安全性，也使得 java 编程更容易了

java 内存概况

  • 栈内存（线程私有）

    栈内存数据共享，但线程中是私有的。代码运行时候，每调用一个方法都会在栈内存创建一个栈内存块（栈帧），栈帧由局部变量，操作数，帧数据构成。栈内存满足 FILO 的原则。当方法结束后（栈内存块结束的时候），JVM 会自动释放分配空间（栈帧会被自动释放），栈内存并不是由 gc 所释放的，它是由编译器来释放的。栈内存的存取速度快于堆内存仅次于寄存器。由于栈的大小也是有限的，如果方法调用过多，也就是栈帧中有栈帧，不断重复下去，就有可能导致栈溢出

  • 堆内存（线程公有）

    堆内存中三分之一为新生代,，三分之二为老年代，堆内数据非共享，但线程共享。一般操作系统自己会维护一个记录空闲内存空间地址的链表，当系统收到程序需要申请地址的时候，程序会遍历整个链表，寻找第一个大于申请空间的结点，然后将该结点从链表中删除，因为空间大于申请的空间，所以剩余的空间会被存放到空闲空间结点链表中，对于大多数操作系统，这个申请到的内存空间首地址会记录分配空间的大小，方便 java 的 gc 快速回收。新生代存在小 gc，老年代存在大 gc

- 栈内存
	- 虚拟机栈（基本数据类型，对象的引用类型，方法的调用即栈帧）
	- 本地方法栈（native 方法的调用就是用 java 调用其他编程语言的实现）
- 堆内存
	- 新生代（占据 1/3 堆空间，小 gc 的作用地方）
		- 伊甸园
		- 从生存者
		- 至生存者
	- 老年代（占据 2/3 堆空间）
- 方法区（class，final，static）
- 程序计数器
完整 gc 回收的过程

  • 方法区存放类信息

    类加载器在类的加载的时候，从类文件中提取类信息存放进方法区中，这个类信息与 class 对象可不是一个概念，类信息存放在方法区，class 对象存放在堆内存，方法区的类信息更像是堆内存 class 对象的一个接口，通过这个接口来产生特定的对象

  • 程序申请内存空间

    与 cpp 这样的语言不同的是，由于 java 的特性，其能够比较方便开辟和释放内存空间，申请内存空间的时候，会首先遍历操作系统维护的一个空闲地址的链表，从头往后遍历，一旦遍历到第一个空间比所申请空间大的结点，就把此节点从链表中剔除，然后将多余的空间存放到该链表中，拿到的这一块空闲空间，它的首地址会记录本次分配空间的大小，这样方便 gc 快速回收

  • 伊甸园中产生新的对象

    在程序申请到内存空间之后，通过方法区的类信息来生成 class 对象，该对象首次创建会存放在伊甸园中，伊甸园占新生代的 80% 的空间，新生代又占据堆内存 1/3 的空间

  • 伊甸园的对象首次存满了之后触发小 gc（YGC）

    由于 jvm 虚拟机中会存在一条引用链，这条链表根结点是 gc root，结点主要包含下面几种：对象的引用，方法区的常量和静态变量，在小 gc 会做的事情是遍历这条引用链，当发现有一个对象没有关联到其中一个引用链结点的时候，这个对象的空间就会被释放掉，伊甸园中存活的对象会移动到 s0 区

  • 伊甸园的对象再次存满之后触发小 gc（YGC）

    伊甸园再次存满，通过小 gc 遍历引用链，同样发现伊甸园中若有对象没有关联到任何一个引用链结点的时候，这块空间就可以得到释放，然后把伊甸园中剩余的存活的对象数据移动到 s1 区，s0 区也采用类似伊甸园中的操作把剩余存活的对象数据移动到 s1 区。以后每次经历小 gc 都有两个过程：伊甸园存活对象移动到 s0（s1），然后 s1（s0）存活的对象也移动到 s0（s1）

  • 新生代超过 15 小 gc 的对象转移到老年代

    如果在新生代的对象经历了达到 15 次小 gc 则被 jvm 判定为此对象可能后续也难以被释放空间，所以下次小 gc 的时候该对象会被转移到老年代中而非 s0 或者 s1 中

  • 老年代占满触发大 gc（full gc）

    随着时间的推移，空间较大的老年代也会被对象占满，占满后会触发大 gc，大 gc 也要寻根判断，释放掉没有关联到引用的对象空间，大 gc 中实际也会伴随了小 gc，所以叫 full gc，但是要注意的是如果经历了很多次大 gc 后发现老年代无法再释放掉多余空间，这时候就会发生内存溢出的现象。jvm 性能调优的一个重要因素就是延缓大 gc 的间隔时间。对于小 gc 而言使用的标记-复制算法，而对于更不频繁的大 gc 使用的标记-清理和标记-整理算法

其他

jvm 启动参数

-Xms来定义堆内存的启动大小，-Xmx来定义堆内存的最大大小

排查引起内存溢出的原因

  • 检查代码中是否有大量循环，大量循环的代码中如果创建对象很容易导致内存溢出；

  • 检查对数据库的查询中，若果一次性取太多数据记录到内存也会导致内存溢出，建议对数据库查询采用分页查询