深入理解Java JVM内存与垃圾回收

"该PDF文件主要涵盖了Java的核心知识，特别是关于Java虚拟机（JVM）的深入理解，包括JVM内存区域、垃圾回收机制以及相关的算法，并提到了不同类型的引用和垃圾收集器的工作原理。" Java是面向对象的编程语言，它的运行依赖于Java虚拟机（JVM）。在JVM中，内存被划分为不同的区域，每个区域都有其特定的功能： 1. **程序计数器**：这是每个线程私有的内存区域，存储了当前线程执行的字节码指令地址。 2. **虚拟机栈**：同样线程私有，用于存储方法调用时的局部变量、操作数栈和方法返回信息。 3. **本地方法区**：线程私有，为Java虚拟机执行 native 方法提供支持。 4. **堆（Heap）**：线程共享的内存区域，主要用于存储对象实例。堆被细分为新生代和老年代，以优化垃圾回收效率。 - **新生代**：包括Eden区、两个Survivor区（From和To），新生对象通常在Eden区创建，经历 Minor GC 进行存活对象的筛选。 - **老年代**：存放生命周期较长的对象，一般使用标记整理算法来回收空间。 5. **方法区/永久代**：在Java 8之前，这部分用于存储类信息、常量、静态变量等，之后被元空间取代。 垃圾回收是Java的一大特点，主要通过判断对象是否可达来决定是否为垃圾。常见的垃圾判定算法有： - **引用计数法**：简单但无法处理循环引用的问题。 - **可达性分析**：通过根节点集出发，寻找可达对象，更适用于现代JVM。 垃圾回收算法包括： - **标记清除**：标记所有活动对象，然后清除未标记的对象，产生碎片。 - **复制算法**：将内存分为两部分，每次只使用一半，当一半满时，复制存活对象到另一半并清空。 - **标记整理**：标记后，让存活对象向一端移动，然后清理边界外的空间。 - **分代收集**：结合上述算法，针对不同年代的对象使用不同的策略。 Java中有四种引用类型： 1. **强引用**：最普通的引用，只要引用存在，对象就不会被垃圾回收。 2. **软引用**：在系统内存不足时，会回收软引用指向的对象。 3. **弱引用**：比软引用更弱，无论内存是否充足，只要进行垃圾回收就会回收。 4. **虚引用**：不直接影响对象的生命周期，仅用于跟踪对象被垃圾回收的状态。 垃圾收集器是实现这些算法的实体，例如： - **Serial**：单线程的垃圾收集器，使用复制算法。 - **ParNew**：Serial的多线程版本，同样使用复制算法。 - **ParallelScavenge**：多线程，目标是达到高吞吐量，采用复制算法。 - **SerialOld**：Serial的旧生代版本，使用标记整理算法。 理解这些概念对于优化Java应用程序的性能至关重要，特别是对于大型系统，合理的内存管理和高效的垃圾回收策略可以显著提升系统的稳定性和响应速度。