java中JVM内存如何分配及管理?

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本篇文章给大家带来的内容是介绍java中JVM内存如何分配及管理?让大家了解JVM的垃圾回收算法和JVM的内存分配机制。有一定的参考价值,有需要的朋友可以参考一下,希望对你们有所帮助。

一.垃圾搜集算法

  • JVM中的内存分配机制

    垃圾回收算法有标记-清除算法,标记-整理算法和复制算法,JVM使用分代收集算法来回收JVM分配的内存空间,分代收集算法分为新生代和老年代,主要收集JVM内存模型中的堆内存,其中新生代使用复制算法,老年代使用标记-整理算法,下面探索下垃圾回收算法的具体思想。

  • 标记-清除算法:
    标记清除算法分为标记和清除两个阶段,首先标记出需要回收的内存空间,在标记完成后统一回收所有被标记的对象。它的主要确定有两个:1.它的标记和清除的效率都不高。2.它清除对象空间后会产生大量不连续的内存碎片,使得再分配大对象(需要使用大量连续内存的对象)时因内存不足问题而提前触发垃圾回收。它的回收过程如下图所示。

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  • 复制算法
    复制算法将内存容量划分为相等的两块,每次使用其中的一块内存,当这块内存使用完了,就将这块内存中存活的对象复制到另一块内存中,然后清空这块内存空间,下次的对象分配到另一块内存空间中,也就是存储的有对象的那块,两块内存空间交替使用。在JVM堆内存中的新生代分为Eden空间,from survivor空间和to survivor空间。默认Eden和survivor空间比例是8:1,其中Eden占80%,from 和 to 各占10%,所有新生代的内存能够利用的空间为90%。在新生代中,每次垃圾回收都会有大量的对象被回收掉,所以只需要复制存活的少数对象即可。下面是复制算法的操作过程:

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  • 标记-整理算法:
    复制算法在对象存活率较高的情况下并不好用,因为它要经过复制大量的存活对象。更关键的是,复制算法会有一些空间浪费掉。因为老年代保存的是一些存活周期比较长的对象,所以不适合使用复制算法。根据老年代的特点,产生了标记-整理算法。标记-整理算法先标记存活的对象,然后让他们向一端移动,之后再释放掉端边界以外的对象内存。标记-整理算法执行过程如下:

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二.内存分配和回收策略
java技术体系中所提倡的自动内存管理最终可以归结为自动化的给对象分配内存以及回收分配给对象的内存。关于回收内存可以参考上面的垃圾收集算法,JVM采用分代垃圾回收算法来回收对象内存,分为新生代和老年代,新生代使用复制算法,老年代使用标记-整理算法。下面来看下JVM的内存分配策略:

  • 对象优先在Eden区分配
    大多数情况下,对象在新生代Eden区分配。当Eden区没有足够的内存空间进行分配时,虚拟机将发起一次Minor GC(新生代GC)来回收新生代中已经死亡的对象,存活的对象存储到survivor区中,如果survivor区没有足够的空间存储,将通过空间分配担保直接存入老年代中。之后把对象存入Eden区。

  • 大对象直接进入老年代
    大对象指的是需要大量连续内存空间的对象,最典型的大对象为很长的字符串和很长的数组。大对象对虚拟机的内存分配来说是一个坏消息,经常出现大对象容易导致内存还有不少空间时就提前触发垃圾回收及产生连续的空间来存放大对象。不大对象更糟糕的情况是遇到一群“短命”的大对象,写程序时应避免。

  • 长期存活的对象进入老年代
    既然虚拟机采用了分代收集的思想来管理内存,那虚拟机就要知道哪些对象应该放在新生代,哪些对象应该放在老年代。虚拟机给每个对象了一个年龄计数器。如果这个对象在Eden区中经历了一此Minor GC,并存储到了survivor区中,那这个对象的年龄为1,每熬过一次MinorGC,对象的年龄加1,当他的年龄增加到一定程度(默认是15岁),就会晋升到老年代中。

  • 动态对象年龄判定
    为了能更好的适应不同程序的内存状况,虚拟机并不总是只有在对象的年龄达到一定程度时才让对象进入老年代,如果在survivor空间的相同年龄的对象内存总和大于survivor空间内存的一半时,大于等于这个年龄的对象将进入老年代中。

  • 空间分配担保
    老年代会为新生代的内存分配做担保,也就是说在进行Minor GC之前,虚拟机会先检查老年代的最大连续可用内存空间是否大于等于新生代所有对象总空间,如果大于等于,就说明这次Minor GC是安全的,因为Minor GC后可能会出现把新生代对象存储到老年代中的情况(当Minor GC后surviror空间内存不够用时),如果这个条件不成立,那虚拟机会查看HandlePromotionFailure设置是否允许担保失败,允许的话,虚拟机会看老年代最大连续可用空间的大小是否大于历次晋升到老年代的对象平均大小,如果大于,虚拟机会尝试进行一次Minor GC。如果不允许担保失败,就会进行Full GC(老年代GC)来回收老年代死亡对象的空间好让老年代腾出更大的空间。

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