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JVM-（7）堆内存逻辑分区

news 2025/8/22 9:26:49

JVM 堆内存逻辑分区

在 JVM内存模型这篇文章中我们了解了JVM 内存的逻辑分区情况，如下：

在 JVM GC 这篇文章中我们了解到，如果某个对象不再被使用就会被当成垃圾，而新建对象一般分配堆空间内存（大部分情况如此，Java对象在特定条件下可以在栈上分配内存）

哪些情况Java对象可以在栈上分配内存？

分配条件
对象若满足以下条件，JVM会将其分配到栈上：

‌1. 作用域受限‌：对象仅在方法内部使用，未被外部引用（如未作为返回值或被其他线程访问）。
‌2. 小对象‌：通常指几十字节以内的小对象。
‌3. 线程私有‌：仅被当前线程使用，不会跨线程共享。 ‌

优化原理
栈上分配通过逃逸分析技术实现，JVM会分析对象是否可能被外部访问。若确定不会逃逸，则将对象分配到栈中，其生命周期随方法执行结束自动销毁，无需垃圾回收，可提升性能。 ‌

适用场景
‌高频调用场景‌：如高频创建临时对象时，栈上分配可减少GC压力。
‌局部变量‌：如方法内部使用的临时对象。

堆内存逻辑分区

新生代与老年代

堆内存在逻辑上分为新生代（young）和老年代（old/tenured）

新生代（young）：刚new出来的对象存放于此
老年代（old/tenured）：垃圾回收了很多次都没有把它回收掉的老对象存放于此

新生代又分为：

eden 默认比例是8。新new出来的对象放在eden区。
survivor（s0）默认比例是1。当发生YoungGC时，eden区没有被清除的对象转移至 s0或s1
survivor（s1）默认比例是1。

比如：
① 新建对象存放在eden区，当发生YoungGC时，存活对象转移至s0，eden区内存清空
② 又有新对象，存放在eden区，当发生YoungGC时，eden区存活对象和s0区存活对象转移至s1，eden区和s0区内存清空
③ 如此往复，每次发生 GC 时对象年龄会加一，如果多次GC后对象仍然存活，就把对象放到老年代

几个GC的概念

MinorGC/YGC ：新生代空间耗尽时触发的垃圾回收。
MajorGC/FullGC ：在老年代无法继续分配空间时触发，新生代、老年代同时进行垃圾回收。

新生代和老年代使用的垃圾回收算法
新生代存活的对象较少，使用的垃圾回收算法是拷贝算法（Copying）。
老年代活着的对象较多，垃圾回收算法适用标记压缩（Mark Compact）或者标记清除（Mark Sweep）。

为什么新生代垃圾回收使用拷贝算法
① 高效处理高频死亡对象
新生代中约99%的对象会在首次垃圾回收时被清除。复制算法通过将存活对象复制到另一块内存区域，仅需处理少量存活对象即可完成回收，显著提升效率。
② 避免内存碎片
复制算法通过将内存分为两块并交替使用，每次回收时仅清空当前使用的内存块，存活对象迁移到另一块内存。这种机制有效减少内存碎片，避免后续分配大对象时出现空间不足的问题。
③ 优化内存分配
新生代内存空间较小（通常为堆内存的1/6），频繁回收可快速释放空间。复制算法通过空间换时间的方式，以较小的内存浪费（仅使用50%的内存）实现高效回收，满足高频垃圾处理需求。
④ 适应对象生命周期
新生代对象通常生命周期较短，复制算法的快速回收特性与这一特性高度匹配。而老年代对象存活率较高，更适合使用标记-整理算法（Mark-Compact）以优化空间利用率。 ‌

一个对象的生命历程-从出生到消亡

① 一个对象被new出来之后，首先尝试进行栈上分配，栈上如果分配不下才会进入eden区；
② eden区经过一次垃圾回收之后进入一个survivor区-s1区；
③ survivor区（s1）经过一次垃圾回收之后又进入另一个survivor区-s2区，同时eden区的某些对象也会跟着进入s2；
④ 当对象年龄到某一个值后，会进入到old区。这个值可以通过以下参数设置：

-XX:MaxTenuringThreshold

通过以下命令，可以查看MaxTenuringThreshold的默认值

java -XX:+PrintFlagsFinal | grep MaxTenuringThreshold

windows通过下面命令查看：

java -XX:+PrintFlagsFinal | findstr /i "MaxTenuringThreshold"

意思是一个存活于新生代的对象如果在发生15次 YoungGC 后还没有被清除，那么这个对象就转移到老年代

垃圾回收器

HotSpot虚拟机提供了多种垃圾回收器，根据JDK版本和应用场景不同，默认及可选回收器有所差异。以下是主要回收器分类及特性：

一、‌分代回收器组合

1. ‌Serial + Serial Old

新生代（Serial）：单线程复制算法，适用客户端模式或小内存环境
老年代（Serial Old）：单线程标记-整理算法，作为CMS失败时的备选
参数：-XX:+UseSerialGC。

2.‌ ParNew + CMS

新生代（ParNew）：多线程版Serial，与CMS配合使用
老年代（CMS）：并发标记-清除算法，追求低延迟，但存在内存碎片问题
参数：-XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC（JDK14后移除）

3. Parallel Scavenge + Parallel Old

新生代（Parallel Scavenge）：多线程复制算法，注重吞吐量
老年代（Parallel Old）：多线程标记-整理算法，JDK8默认组合
参数：-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC

二、‌整堆回收器

1. ‌G1（Garbage-First）

分区式回收，兼顾吞吐与延迟，JDK9+默认回收器
将堆划分为多个Region，优先回收垃圾最多的区域
参数：-XX:+UseG1GC

2. ZGC/Shenandoah

ZGC：支持TB级堆，停顿时间<10ms，JDK11+提供
Shenandoah：低延迟，与ZGC类似但实现不同
参数：-XX:+UseZGC 或 -XX:+UseShenandoahGC

三、‌版本演进与默认选择‌

JDK8‌：默认 Parallel Scavenge + Parallel Old
JDK9+‌：默认 G1‌
JDK14+‌：移除CMS，推荐G1或ZGC

如何查看当前 jvm 默认使用的垃圾回收器？
使用如下命令：
java -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintCommandLineFlags -version
-XX:+PrintGCDetails：这个选项让Java虚拟机（JVM）在控制台输出垃圾收集的详细信息。这包括每次垃圾收集的类型、发生的时间、持续时间以及堆使用情况等信息。

-XX:+PrintCommandLineFlags：这个选项让JVM在启动时打印出所有传递给JVM的命令行参数，包括默认参数和用户指定的参数。这对于调试和了解JVM是如何被配置的有很大帮助。

-version：这个选项让JVM打印出版本信息，这对于确认正在使用的Java版本是有用的。

执行命令后出现 -XX:+UseParallelGC 表示当前JVM启用了 ‌Parallel Scavenge（新生代） + Parallel Old（老年代）‌ 的垃圾回收器组合