JVM-GC 相关知识

问题1：什么是JVM？

问题2：JVM的内存区是如何划分的？（运行时数据区）

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JVM 运行时数据区：堆、栈、方法区（JDK8之前是 永久代实现的，之后就是元空间了）、程序计数器。其中堆和方法区是线程共享数据。

在Java虚拟机规范中的描述是：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。

堆是垃圾回收管理器管理的主要区域。

GC： 垃圾回收机制

1、什么是垃圾回收机制（什么是GC？）

程序在运行的时候会产生大量的内存垃圾，为了确保运行是的性能，JVM在程序运行过程中，不断的进行自动的垃圾回收（GC)。

1.1 什么是"垃圾"？

一些没有引用指向的内存对象都属于内存垃圾，因为这些对象已经无法被访问到了，程序用不了他们了，对程序而言，他们已经死亡。

总结：程序中不再被任何存活对象引用的对象。

2、什么是GC Roots

对象可达性的起点：

• 虚拟机栈中的局部变量引用
• 本地方法栈中的JNI引用的对象
• 方法区中的静态变量引用
• 方法区中常量引用
• 所有被同步锁持有的对象
• JVM内部引用（如系统类加载器）

3、垃圾判定算法

• 引用计数法（不推荐使用）

  • 原理：每个对象维护一个引用计数器，引用增减时更新计数器。计数器=0时判定为垃圾
  • 缺点：无法解决循环引用问题（A->B ,B->A）。

• 可达性分析算法

  • 原理：从 GC Roots 出发，遍历所有引用链。不在引用链上的对象即为垃圾。
  • 步骤：
    • 1、枚举所有GC Roots。
    • 2、递归标记所有可达对象
    • 3、清除所有未标记的对象（或将其回收）。

4、垃圾回收算法

• 标记-清除

  • 过程：标记存活对象 -> 清除未标记对象。
  • 缺点： 内存碎片化，效率低（需要扫描全堆）
  • 适用场景：老年代回收（如：CMS的并发标记阶段）

• 复制算法

  • 过程：将内存分为两块（如 From / To)。将存活的对象复制到To区 -> 清空From区。
  • 缺点：内存利用率低（需要保留一半空闲空间）
  • 优点：无内存碎片、效率高（仅扫描存活对象）
  • 适用场景：年轻代回收（如：Minor GC ）

• 标记-整理

  • 过程：标记存活对象 -> 将对象移动到一端 -> 清理边界外的内存
  • 优点：无碎片。内存利用率高
  • 缺点：移动对象开销大（需要新引用地址）
  • 适用场景：老年代回收（如：Serial Old、Parallel Old）。

• 分代收集（重点）

  • 核心思想：对不同代使用不同算法
    • 年轻代：对象死亡率高 -> 复制算法（高效）
    • 老年代：对象存活率高 -> 标记-清除 或 标记-整理 （减少复制开销）。