起源
1960 年 Lisp 语言: 第一门真正使用内存动态分配和垃圾回收的语言.
运行时数据区域
程序计数器
Program Counter Register
当前线程所执行的字节码的行号指示器.
字节码解释器的工作是通过改变这个计数器的值去选取下一条需要执行的字节码指令.
每条线程都一个独立的程序计数器.
如果执行 java 方法, 该位置记录正在执行的字节码指令地址, 如果是 native 方法, 该位置为空.
Java 虚拟机栈
Java Virtual Machine Stack
每一个方法从执行到完成的过程, 对应着一个栈帧在虚拟机栈从入栈到出栈的过程.
局部变量表
编译期可知的各种数据类型, 对象引用, returnAddress 类型.
long,double 占用 2 个局部变量空间 (Slot). 局部变量空间大小在编译期确定.
StackoverflowError,OutofMemoryError
本地方法栈
Native Method Stack
Java 堆
Java Heap
虚拟机管理的内存中最大的一块.
所有的对象实例和数组都在堆上分配.(例外: 栈上分配, 标量替换优化)
线程私有: 分配缓冲区 (Thread Local Allocation Buffer,TLAB)
方法区
Method Area
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.
运行时常量池
Runtime Constant Pool
直接内存
Direct Memory
HotSpot 虚拟机
垃圾回收部分
线程相关: 程序计数器, 虚拟机栈, 本地方法栈, 不需要考虑垃圾回收
Java 堆, 方法区: 需要考虑垃圾回收
垃圾回收算法
引用计数算法
可达性分析算法
垃圾收集算法
标记 - 清除算法
Mark-Sweep
最基础的垃圾收集算法
不足
效率问题: 标记和清除的过程效率不太高
空间问题: 标记清除之后产生大量的碎片, 再分配较大的对象时, 由于空间不足不得不再进行另一次 GC 操作.
复制算法
Copying
半个区的内存回收后挪到另外半个区
只需要移动堆顶指针, 按顺序分配内存.
不足
每次都只能使用半个区的内存.
重点
现在的商业虚拟机都采用复制算法回收新生代.
新生代 98% 的对象都是朝生夕死的, 所以不需要 1:1 比例划分内存空间.
分为一个 Eden 区, 两个 survivor 区
HotSpot 默认内存 8:1 比例, 只有 10% 内存被浪费.
Survivor 区不够用老年代.
标记 - 整理算法
Mark-Compact
原理
如果复制算法不想浪费 50% 的内存空间, 就要有额外的空间担保 Survivor 区. 用来应对所有对象都存活的情况.
所以老年代不能用复制算法.
流程
先标记, 然后不直接清理, 而是所有存活对象向一端移动. 清理掉端边界以外的内存.
分代收集算法
Generational Collection
HotSpot 算法实现
枚举根节点
可达性分析
GC Root: 全局性引用 (常量, 类静态属性), 执行上下文 (栈帧的本地变量表)
GC 停顿: 分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行. 所以 GC 时必须停顿所有 Java 线程.
准确式 GC
不需要检查所有的执行上下文和全局的引用位置.
HotSpot 使用 OopMap 在类加载完成时, 计算对象内什么偏移量是什么类型. JIT 编译过程中记录栈和寄存器哪些位置是哪些引用.
安全点
不为所有指令都生成 OopMap(占用空间大), 只在特定的位置生成 -- 安全点 (Safe Point)
安全点选定标准
是否具有让程序长时间执行的特征 -- 指令复用, 如方法调用, 循环跳转, 异常跳转.
所有线程都跑到安全点停顿 (不包括 JNI 线程)
抢先式中断 (Preemptive Suspension)
线程先全部中断, 有不在安全点上的就恢复, 跑到安全点上再中断.
现在没有虚拟机这么实现.
主动式中断 (Voluntary Suspension)
设置一个标志, 在轮询标志的时候发现标志是真就挂起.
轮询标志的位置: SafePoint; 创建对象需要分配内存的位置.
安全区
背景
没有分配 CPU 时间的时候执行不到安全点.
线程处于 Sleep 或 Blocked 状态
原理
一段代码片段中, 引用关系不会发生变化, 在这个区域中的任意地方开始 GC 都是安全的.
线程进入 Safe Region 时标识自己进入 SafeRegion
垃圾收集器
- Serial
- ParNew
- Parallel Scavenge
- Serial Old
- Parallel Old
- CMS(Consurrent Mark Sweep)
- G1(Garbage First)
来源: http://www.bubuko.com/infodetail-3166064.html