JVM内存模型和GC
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巷陌繁花
2022-03-19 04:11:19
JVM内存模型和GC
JVM（Java Virtual Machine）内存模型是Java程序运行时的内存结构，它定义了Java程序在执行过程中如何分配和管理内存。GC（Garbage Collection）则是JVM中用于自动回收不再使用的内存空间的过程。
JVM内存模型JVM内存模型主要包括以下几个部分：
1. 方法区（线程共享）- 定义：也称为“永久代”、“非堆”，用于存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
- 特点：是各个线程共享的内存区域。
- 运行时常量池：作为方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面和符号引用，这部分内容在类加载后被放入方法区的运行时常量池中。
- 定义：Java虚拟机栈的生命周期与线程相同，描述的是Java方法执行的内存模型。
- 内容：每个方法在执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame），用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
- 存储内容：8大基本类型、对象引用、实例方法。
- 栈内存：常说的堆内存、栈内存中，栈内存指的就是虚拟机栈。
- 定义：与虚拟机栈类似，但本地方法栈是给本地方法（Native Method）使用的。
- 作用：支持JVM调用非Java代码（如C或C++编写的本地方法）。
- 定义：是Java虚拟机管理的最大的一块内存，也是GC的主战场，用于存放几乎所有的对象实例和数组数据。
- 结构：堆分为新生代和老生代。新生代用于存放新建的对象，当对象经过一定GC次数后仍然存活，则会被放入老生代。新生代还细分为一个Eden区和两个Survivor区（S0/S1）。
- GC过程：在垃圾回收时，Eden区中存活的对象会被放到一个未使用的Survivor区中，同时清除当前的Eden区和正在使用的Survivor区。
- 定义：用于记录当前线程执行的行号。
- 特点：是一块比较小的内存空间，可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
- 特殊情况：如果当前线程正在执行的是一个Java方法，程序计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是一个Native方法，则程序计数器的值为空。
- OOM情况：程序计数器内存区域是唯一一个在JVM规范中没有规定任何OOM（Out Of Memory）情况的区域。
GC是Java虚拟机提供的一种自动内存管理机制，用于回收不再使用的内存空间。GC的主要目标是确保Java程序在运行时不会因为内存不足而崩溃，同时尽可能减少内存泄漏和内存碎片。
GC的工作原理- 标记阶段：GC会遍历所有的对象引用，标记出哪些对象是当前正在使用的（可达的），哪些对象是不再使用的（不可达的）。
- 清除阶段：对于标记为不可达的对象，GC会将其占用的内存空间回收，以便后续使用。
- 新生代GC：主要发生在新生代的Eden区和Survivor区之间，用于回收不再使用的年轻对象。
- 老生代GC：主要发生在老生代区域，用于回收长时间存活的对象。
- 混合GC：同时涉及新生代和老生代的垃圾回收过程。
- 内存不足：当JVM中的堆内存空间不足时，会触发GC以回收不再使用的内存空间。
- 显式调用：在某些情况下，可以通过调用System.gc()方法显式触发GC，但这种方式并不保证会立即执行GC。
- 分代收集：根据对象的存活时间将内存划分为不同的区域（如新生代和老生代），并分别采用不同的GC策略。
- 并发收集：在应用程序运行的同时进行垃圾回收，以减少GC对应用程序性能的影响。
- 增量收集：将垃圾回收过程分解为多个小步骤，逐步完成整个垃圾回收过程。
综上所述，JVM内存模型和GC是Java程序运行时的关键组成部分。通过合理的内存分配和垃圾回收机制，JVM能够确保Java程序的高效、稳定运行。
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