JVM內(nèi)存模型

首先我們來了解一下JVM的內(nèi)存模型的怎么樣的：

1.堆：存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存

堆得內(nèi)存由-Xms指定，默認(rèn)是物理內(nèi)存的1/64;最大的內(nèi)存由-Xmx指定，默認(rèn)是物理內(nèi)存的1/4。

默認(rèn)空余的堆內(nèi)存小于40%時(shí)，就會(huì)增大，直到-Xmx設(shè)置的內(nèi)存。具體的比例可以由-XX:MinHeapFreeRatio指定

空余的內(nèi)存大于70%時(shí)，就會(huì)減少內(nèi)存，直到-Xms設(shè)置的大小。具體由-XX:MaxHeapFreeRatio指定。

2.虛擬機(jī)棧

虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)棧幀(Stack Frame)用于存儲(chǔ)局部變量表、操作棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息本地方法棧：本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。

3.方法區(qū)：存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類元數(shù)據(jù)信息(元空間)

1)有時(shí)候也成為永久代，在該區(qū)內(nèi)很少發(fā)生垃圾回收，但是并不代表不發(fā)生GC，在這里進(jìn)行的GC主要是對(duì)方法區(qū)里的常量池和對(duì)類型的卸載

2)方法區(qū)主要用來存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類的信息、常量、靜態(tài)變量和即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。

該區(qū)域是被線程共享的。

3)方法區(qū)里有一個(gè)運(yùn)行時(shí)常量池，用于存放靜態(tài)編譯產(chǎn)生的字面量和符號(hào)引用。該常量池具有動(dòng)態(tài)性，也就是說常量并不一定是編譯時(shí)確定，運(yùn)行時(shí)生成的常量也會(huì)存在這個(gè)常量池中。

4.程序計(jì)數(shù)器：當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器

JVM垃圾回收算法

1.標(biāo)記-清除: 這是垃圾收集算法中最基礎(chǔ)的，根據(jù)名字就可以知道，它的思想就是標(biāo)記哪些要被回收的對(duì)象，然后統(tǒng)一回收。這種方法很簡(jiǎn)單，但是會(huì)有兩個(gè)主要問題：1.效率不高，標(biāo)記和清除的效率都很低;2.會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，導(dǎo)致以后程序在分配較大的對(duì)象時(shí)，由于沒有充足的連續(xù)內(nèi)存而提前觸發(fā)一次GC動(dòng)作。

2.復(fù)制算法: 為了解決效率問題，復(fù)制算法將可用內(nèi)存按容量劃分為相等的兩部分，然后每次只使用其中的一塊，當(dāng)一塊內(nèi)存用完時(shí)，就將還存活的對(duì)象復(fù)制到第二塊內(nèi)存上，然后一次性清楚完第一塊內(nèi)存，再將第二塊上的對(duì)象復(fù)制到第一塊。但是這種方式，內(nèi)存的代價(jià)太高，每次基本上都要浪費(fèi)一般的內(nèi)存。 于是將該算法進(jìn)行了改進(jìn)，內(nèi)存區(qū)域不再是按照1：1去劃分，而是將內(nèi)存劃分為8:1:1三部分，較大那份內(nèi)存交Eden區(qū)，其余是兩塊較小的內(nèi)存區(qū)叫Survior區(qū)。每次都會(huì)優(yōu)先使用Eden區(qū)，若Eden區(qū)滿，就將對(duì)象復(fù)制到第二塊內(nèi)存區(qū)上，然后清除Eden區(qū)，如果此時(shí)存活的對(duì)象太多，以至于Survivor不夠時(shí)，會(huì)將這些對(duì)象通過分配擔(dān)保機(jī)制復(fù)制到老年代中。(java堆又分為新生代和老年代)

3. 標(biāo)記-整理 該算法主要是為了解決標(biāo)記-清除，產(chǎn)生大量?jī)?nèi)存碎片的問題;當(dāng)對(duì)象存活率較高時(shí)，也解決了復(fù)制算法的效率問題。它的不同之處就是在清除對(duì)象的時(shí)候現(xiàn)將可回收對(duì)象移動(dòng)到一端，然后清除掉端邊界以外的對(duì)象，這樣就不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片了。

4.分代收集 現(xiàn)在的虛擬機(jī)垃圾收集大多采用這種方式，它根據(jù)對(duì)象的生存周期，將堆分為新生代和老年代。在新生代中，由于對(duì)象生存期短，每次回收都會(huì)有大量對(duì)象死去，那么這時(shí)就采用復(fù)制算法。老年代里的對(duì)象存活率較高，沒有額外的空間進(jìn)行分配擔(dān)保，所以可以使用標(biāo)記-整理 或者 標(biāo)記-清除。

JVM垃圾收集器有哪些?以及優(yōu)劣勢(shì)比較?

1.串行Serial收集器

串行收集器是最簡(jiǎn)單的，它設(shè)計(jì)為在單核的環(huán)境下工作(32位或者windows)，你幾乎不會(huì)使用到它。它在工作的時(shí)候會(huì)暫停整個(gè)應(yīng)用的運(yùn)行，因此在所有服務(wù)器環(huán)境下都不可能被使用。

使用方法：-XX:+UseSerialGC

2.并行Parallel收集器

這是JVM默認(rèn)的收集器，跟它名字顯示的一樣，它最大的優(yōu)點(diǎn)是使用多個(gè)線程來掃描和壓縮堆。缺點(diǎn)是在minor和full GC的時(shí)候都會(huì)暫停應(yīng)用的運(yùn)行。并行收集器最適合用在可以容忍程序停滯的環(huán)境使用，它占用較低的CPU因而能提高應(yīng)用的吞吐(throughput)。

使用方法：-XX:+UseParallelGC

3.CMS收集器

CMS是Concurrent-Mark-Sweep的縮寫，并發(fā)的標(biāo)記與清除。

這個(gè)算法使用多個(gè)線程并發(fā)地(concurrent)掃描堆，標(biāo)記不使用的對(duì)象，然后清除它們回收內(nèi)存。在兩種情況下會(huì)使應(yīng)用暫停(Stop the World, STW)：

1. 當(dāng)初次開始標(biāo)記根對(duì)象時(shí)initial mark。

2. 當(dāng)在并行收集時(shí)應(yīng)用又改變了堆的狀態(tài)時(shí)，需要它從頭再確認(rèn)一次標(biāo)記了正確的對(duì)象final remark。

這個(gè)收集器最大的問題是在年輕代與老年代收集時(shí)會(huì)出現(xiàn)的一種競(jìng)爭(zhēng)情況(race condition)，稱為提升失敗promotion failure。對(duì)象從年輕代復(fù)制到老年代稱為提升promotion，但有時(shí)侯老年代需要清理出足夠空間來放這些對(duì)象，這需要一定的時(shí)間，它收集的速度可能趕不上不斷產(chǎn)生的要提升的年輕代對(duì)象的速度，這時(shí)就需要做STW的收集。STW正是CMS想避免的問題。為了避免這個(gè)問題，需要增加老年代的空間大小或者增加更多的線程來做老年代的收集以趕上從年輕代復(fù)制對(duì)象的速度。

除了上文所說的內(nèi)容之外，CMS最大的問題就是內(nèi)存空間碎片化的問題。CMS只有在觸發(fā)FullGC的情況下才會(huì)對(duì)堆空間進(jìn)行compact。如果線上應(yīng)用長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，碎片化會(huì)非常嚴(yán)重，會(huì)很容易造成promotion failed。為了解決這個(gè)問題線上很多應(yīng)用通過定期重啟或者手工觸發(fā)FullGC來觸發(fā)碎片整理。

對(duì)比并行收集器它的一個(gè)壞處是需要占用比較多的CPU。對(duì)于大多數(shù)長(zhǎng)期運(yùn)行的服務(wù)器應(yīng)用來說，這通常是值得的，因?yàn)樗粫?huì)導(dǎo)致應(yīng)用長(zhǎng)時(shí)間的停滯。但是它不是JVM的默認(rèn)的收集器。

4.G1收集器

如果你的堆內(nèi)存大于4G的話，那么G1會(huì)是要考慮使用的收集器。它是為了更好支持大于4G堆內(nèi)存引入的。

G1之前的JVM內(nèi)存模型

• 新生代：伊甸園區(qū)(eden space) + 2個(gè)幸存區(qū)
• 老年代
• 持久代(perm space)：JDK1.8之前
• 元空間(metaspace)：JDK1.8之后取代持久代

 以上就是“總會(huì)被問到的jvm內(nèi)存模型面試題”，你能回答上來嗎?如果想要了解更多的Java面試題相關(guān)內(nèi)容，可以關(guān)注動(dòng)力節(jié)點(diǎn)Java官網(wǎng)。