"JVM内存结构与垃圾回收机制详解"
JVM(Java Virtual Machine)内存主要分为五大区域:程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈、堆和方法区。这些区域各自承担着不同的职责,以确保Java程序的正常运行。
1. **程序计数器**:每个线程都有一个独立的程序计数器,它记录了当前线程正在执行的字节码指令的地址。在方法执行时,这个计数器会指向方法体内的下一条指令。
2. **Java虚拟机栈**:同样为每个线程创建,用于存储方法的局部变量、操作数栈和方法返回值。每当执行一个方法,就会创建一个栈帧,方法结束时栈帧会被弹出。
3. **本地方法栈**:与Java虚拟机栈类似,但它是为Java虚拟机执行Native方法服务的。
4. **堆**:是所有线程共享的一块内存区域,主要用于存储对象实例。堆内存被划分为新生代和老年代,新生代进一步细分为Eden和两个Survivor区(FromSurvivor和ToSurvivor)。对象首先在Eden区分配,经历几次Minor GC后仍存活的将进入老年代。
5. **方法区**:在JDK 8之前,方法区又称为永久代,用于存储类的元数据,如类的加载信息、常量池等。从JDK 8开始,永久代被元空间(Metaspace)取代,元空间使用主机系统的内存,避免了内存溢出的问题。
垃圾回收(Garbage Collection, GC)是JVM自动管理内存的关键机制,主要目的是回收不再使用的对象所占用的内存。JVM提供了多种垃圾回收算法:
- **引用计数法**:简单地统计对象被引用的次数,计数为0即为垃圾。但无法处理循环引用问题。
- **可达性分析法**:通过GC Roots(如系统类加载器、活动线程、本地方法栈中的JNI引用等)寻找可达的对象,不可达的即为垃圾。这是JVM实际采用的方法。
常见的垃圾回收算法包括:
- **标记清除**:标记所有活对象,然后清除未标记的对象,会产生碎片。
- **标记复制**:将活对象复制到一块连续内存区域,效率高但空间利用率低。
- **标记整理**:标记后将活对象向一端移动,再清理边界外的内存,解决了碎片问题。
在JVM中,根据对象生命周期的不同,采用分代收集策略。 Minor GC 针对新生代,当Eden区满时触发。Major/Full GC 会涉及整个堆和方法区,通常发生在老年代空间不足或系统调用`System.gc()`时,应尽量避免Full GC,因为它可能导致长时间的停顿(Stop-The-World, STW)。
G1(Garbage-First)收集器是JDK 9的默认收集器,它采用了并行和并发的标记整理算法,目标是减少STW时间,并能预测和控制GC停顿时间。
以上是JVM内存管理和垃圾回收的基本概念,理解这些知识对于优化Java应用程序性能至关重要。