JVM内存结构与垃圾回收机制解析

"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。