Java對(duì)象內(nèi)存布局

markWord 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

JDK1.8 JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)

• 程序計(jì)數(shù)器:
  線程私有，記錄代碼執(zhí)行的位置.

• Java虛擬機(jī)棧:
  線程私有，每個(gè)線程都有一個(gè)自己的Java虛擬機(jī)棧 ，默認(rèn)大小是1M

• 本地方法棧:
  線程私有，每個(gè)線程都有一個(gè)自己的本地方法棧，Java虛擬機(jī)棧加載的是普通方法，本地方法加載的是native修飾的方法.

  native:表示這個(gè)方法不是java原生的，是由C或C++實(shí)現(xiàn)的

• 堆:
  線程共享，用于存放對(duì)象，new的對(duì)象都存儲(chǔ)在這個(gè)區(qū)域

• 元空間:
  線程共享，存儲(chǔ)class信息，類(lèi)的信息，方法的定義，靜態(tài)變量，常量池 等

• 堆和元空間是線程共享的，在Java虛擬機(jī)中只有一個(gè)堆、一個(gè)元空間，并在JVM啟動(dòng)的時(shí)候就創(chuàng)建，JVM停止才銷(xiāo)毀。
• 棧、本地方法棧、程序計(jì)數(shù)器是每個(gè)線程私有的，隨著線程的創(chuàng)建而創(chuàng)建，隨著線程的結(jié)束而死亡。

每個(gè)存儲(chǔ)位置會(huì)產(chǎn)生的異常：

JDK1.8堆內(nèi)存結(jié)構(gòu)

• 年輕代：Eden+S0+S1, S0和S1大小相等, 新創(chuàng)建的對(duì)象都在年輕代
• 老年代：經(jīng)過(guò)年輕代 多次垃圾回收存活下來(lái)的對(duì)象存在年老代中.

GC垃圾回收

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JVM的垃圾回收動(dòng)作可以大致分為兩大步：

1. 如何發(fā)現(xiàn)垃圾
2. 如何回收垃圾

線程私有的不存在垃圾回收，只有線程共享的才會(huì)存在垃圾回收，所以堆中存在垃圾回收.

如何發(fā)現(xiàn)垃圾

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常見(jiàn)的用于「發(fā)現(xiàn)垃圾」的算法有兩種，引用計(jì)數(shù)算法 和 根搜索算法。

1. 引用計(jì)數(shù)算法
   堆中的對(duì)象每被引用一次，則計(jì)數(shù)器加1，每減少一個(gè)引用就減1，當(dāng)對(duì)象的引用計(jì)數(shù)器為0時(shí)可以被當(dāng)作垃圾收集。

   • 優(yōu)點(diǎn)：快。
   • 缺點(diǎn)：無(wú)法檢測(cè)出循環(huán)引用。如兩個(gè)對(duì)象互相引用時(shí)，他們的引用計(jì)數(shù)永遠(yuǎn)不可能為0。

2. 根搜索算法（也叫根可達(dá)性分析）
   根搜索算法是把所有的引用關(guān)系 看作一張圖，從根節(jié)點(diǎn)(GCRoot)開(kāi)始遍歷，找出被根節(jié)點(diǎn)引用的節(jié)點(diǎn)，對(duì)于沒(méi)有被根節(jié)點(diǎn)指向的節(jié)點(diǎn)，即可以當(dāng)作垃圾。

   • Java中可作為GCRoot的對(duì)象有：
     1. java虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象
     2. 本地方法棧引用的對(duì)象
     3. 元空間中靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
     4. 元空間中常量引用的對(duì)象

如何回收垃圾

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Java中用于「回收垃圾」的常見(jiàn)算法有4種:

1. 標(biāo)記-清除算法（markandsweep）
   首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成之后統(tǒng)一回收掉所有被標(biāo)記的對(duì)象。

   缺點(diǎn)： 標(biāo)記清除之后會(huì)產(chǎn)生大量的不連續(xù)的內(nèi)存碎片

2. 標(biāo)記-整理算法
   首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，讓所有存活的對(duì)象移動(dòng)到另一個(gè)位置，在移動(dòng)過(guò)程中清理掉可回收的對(duì)象，這個(gè)過(guò)程叫做整理。

   優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存被整理后不會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)內(nèi)存碎片
   缺點(diǎn)：耗時(shí)耗力

3. 復(fù)制算法（copying)
   將空間分成大小相等的兩塊，每次只使用其中一塊，當(dāng)這塊內(nèi)存使用完了，就將存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊內(nèi)存上去，然后把使用過(guò)的內(nèi)存空間一次清理掉。

   缺點(diǎn)：可使用的內(nèi)存只有原來(lái)一半。在某一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)，總有一個(gè) S 是空的，可能是S0 也可能是S1.。

4. 分代收集算法（generation）
   當(dāng)前主流JVM都采用分代收集(GenerationalCollection)算法,這種算法會(huì)根據(jù)對(duì)象存活周期的不同將內(nèi)存劃分為年輕代、年老代，不同生命周期的對(duì)象可以采取不同 的回收算法，以便提高回收效率。

   • 年輕代(YoungGeneration）

     1. 所有新生成的對(duì)象首先都是放在年輕代的。
     2. 新生代內(nèi)存按照8:1:1的比例分為一個(gè)eden區(qū)和兩個(gè)Survivor(s0,s1)區(qū)。大部分對(duì)象在Eden區(qū)中生成。

     回收流程：
     回收時(shí)先將eden區(qū)存活的對(duì)象復(fù)制到一個(gè)s0區(qū)，然后清空eden區(qū)，當(dāng)這個(gè)s區(qū)，也存放滿了時(shí)，則將eden區(qū)和s0區(qū)存活對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)s1區(qū)，然后清空eden和這個(gè)s0區(qū)，此時(shí)s0區(qū)是空的，然后將s0區(qū)和s1區(qū)交換，即保持s1區(qū)為空，如此往復(fù).

     3. 特殊情況：當(dāng)一個(gè)大對(duì)象不足于存放到eden區(qū)時(shí)，就將存活對(duì)象直接存放到老年代。若是老年代也滿了就會(huì)觸發(fā)一次FullGC，也就是新生代、老年代都進(jìn)行回收。

     4. 新生代發(fā)生的GC也叫做MinorGC，MinorGC發(fā)生頻率比較高

   • 年老代（OldGeneration）

     1. 在年輕代中經(jīng)歷了 N次垃圾回收后仍然存活的對(duì)象，就會(huì)被放到年老代中。因此，可以認(rèn)為年老代中存放的都是一些生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象。默認(rèn)是15次，且最大15次。

     2. 內(nèi)存比新生代也大很多(大概是2倍)，當(dāng)老年代內(nèi)存滿時(shí)觸發(fā)FullGC，
        FullGC發(fā)生頻率比較低，老年代對(duì)象存活時(shí)間比較長(zhǎng)，存活率比較高。

   • 元空間-持久代（PermanentGeneration）
     用于存放靜態(tài)文件，如Java類(lèi)、方法等。持久代對(duì)垃圾回收沒(méi)有顯著影響。

JVM調(diào)優(yōu)參數(shù)

這里只給出一些常見(jiàn)的性能調(diào)優(yōu)的參數(shù)及其代表的含義。

-Xms8g: 設(shè)置JVM中堆初始堆大小為8g。此值可以設(shè)置與-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配內(nèi)存。

-Xmx8g: 設(shè)置JVM中堆最大可用內(nèi)存為8g。

-Xmn4g: 設(shè)置年輕代大小為4G。

-XX:NewRatio=2 設(shè)置年輕代(包括Eden和兩個(gè)Survivor區(qū))與年老代的比值。設(shè)置為2，則年輕 代與年老代所占比值為1:2，年輕代占整個(gè)堆棧的1/3。

-XX:SurvivorRatio=8 ，所以默認(rèn)值 Eden:S0:S1=8:1:1。

-Xss1m:設(shè)置每個(gè)線程的棧大小

-XX:MaxMetaspaceSize=128m: 設(shè)置元空間最大為為128m ，

-XX:MetaspaceSize=128m 用于設(shè)置元空間的初始大小， 默認(rèn)值約21M

-XX:MaxTenuringThreshold=15:設(shè)置垃圾最大年齡。如果設(shè)置為0的話，則年輕代對(duì)象不經(jīng)過(guò)Survivor區(qū)，直接進(jìn)入年老代。 對(duì)于年老代比較多的應(yīng)用，可以提高效率。最大不超過(guò)15。