深入理解Java JVM内存与垃圾回收

"Java核心知识整理.pdf" Java作为一门广泛使用的编程语言，其核心知识包括对JVM（Java虚拟机）的理解以及内存管理机制。以下是关于JVM和垃圾回收的详细解析： 1. JVM（Java Virtual Machine）是Java程序运行的基础，它负责解释并执行字节码。JVM内存主要分为以下几个区域： - **程序计数器**：每个线程都有自己的程序计数器，用于记录当前线程所执行的字节码指令地址。 - **虚拟机栈**：存储方法调用过程中的局部变量表、操作数栈、动态链接和方法出口等信息，每个线程也有自己的虚拟机栈。 - **本地方法区**：为Java虚拟机执行native方法提供内存空间。 - **堆**：所有对象实例都在堆中分配内存，是线程共享的区域。Java的内存管理主要围绕堆进行，分为新生代和老年代。 - **方法区/永久代**：存储类的元数据，如类信息、常量、静态变量等。在Java 8中，这部分被元空间取代。 2. **JVM运行时内存**进一步细分为新生代（包括Eden区、两个Survivor区）、老年代和永久代（或元空间）： - **新生代**主要用于存放新创建的对象，经历多次Minor GC后仍存活的对象将晋升至老年代。 - **Eden区**是新生代的主要部分，大部分对象在此处创建。 - **Survivor区**分为From和To，用于在Minor GC期间存储存活下来的对象，每次Minor GC会有一区变为空，另一区接收存活对象。 - **老年代**存放长期存活的对象，当老年代空间不足时触发Major GC或Full GC。 - **永久代/元空间**存储类的信息，Java 8之后元空间位于本地内存，大小可动态调整。 3. **垃圾回收（GC）**是Java自动管理内存的重要机制，主要解决对象生命周期的问题。GC通过多种算法确定哪些对象是垃圾： - **引用计数法**：简单但无法处理循环引用。 - **可达性分析**：通过根集合出发，遍历可达的所有对象，其余为垃圾，Java主要采用此方法。 - **标记清除算法**：标记存活对象，清除未标记对象，会产生碎片。 - **复制算法**：将内存分为两块，每次只使用一块，复制存活对象到另一块，然后清空原块。 - **标记整理算法**：标记存活对象，然后整理内存，消除碎片。 - **分代收集算法**：根据对象存活周期，将内存分为不同代，针对各代使用不同的收集策略。 4. **Java四种引用类型**影响对象的垃圾回收时机： - **强引用**：默认的引用类型，只要强引用存在，对象就不会被GC。 - **软引用**：在系统即将发生内存溢出异常之前，会清理软引用关联的对象。 - **弱引用**：在下一次GC时就会被清理，无论内存是否充足。 - **虚引用**：不直接获取对象，仅用于通知GC，对象即将被回收。 5. **GC分代收集算法和分区收集算法**是两种不同的垃圾回收策略： - **分代收集**针对不同生命周期的对象使用不同的算法，如新生代使用复制算法，老年代使用标记整理算法。 - **分区收集**将堆分成多个独立的区域，每个区域可以独立进行GC，提高了并发性和效率。 6. **GC垃圾收集器**是实现这些算法的具体工具，例如： - **Serial收集器**：单线程，适用于小型应用。 - **ParNew收集器**：Serial的多线程版本，常与CMS配合使用。 - **ParallelScavenge收集器**：多线程，专注于吞吐量，适用于服务器环境。 - **SerialOld收集器**：Serial收集器的老年代版本，单线程标记整理算法。 理解这些概念和机制对于优化Java应用程序的性能至关重要，尤其是在处理大规模数据或高并发场景时。