詳解Java 虛擬機(jī)（第⑥篇）——內(nèi)存分配與回收策略

一、Minor GC 和 Full GC

• Minor GC：回收新生代，因?yàn)樾律鷮?duì)象存活時(shí)間很短，因此 Minor GC 會(huì)頻繁執(zhí)行，執(zhí)行的速度一般也會(huì)比較快。
• Full GC：回收老年代和新生代，老年代對(duì)象其存活時(shí)間長(zhǎng)，因此 Full GC 很少執(zhí)行，執(zhí)行速度會(huì)比 Minor GC 慢很多。

二、內(nèi)存分配策略

1. 對(duì)象優(yōu)先在 Eden 分配

大多數(shù)情況下，對(duì)象在新生代 Eden 上分配，當(dāng) Eden 空間不夠時(shí)，發(fā)起 Minor GC。

2. 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

大對(duì)象是指需要連續(xù)內(nèi)存空間的對(duì)象，最典型的大對(duì)象是那種很長(zhǎng)的字符串以及數(shù)組。

經(jīng)常出現(xiàn)大對(duì)象會(huì)提前觸發(fā)垃圾收集以獲取足夠的連續(xù)空間分配給大對(duì)象。

-XX:PretenureSizeThreshold，大于此值的對(duì)象直接在老年代分配，避免在 Eden 和 Survivor 之間的大量?jī)?nèi)存復(fù)制。

3. 長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代

為對(duì)象定義年齡計(jì)數(shù)器，對(duì)象在 Eden 出生并經(jīng)過(guò) Minor GC 依然存活，將移動(dòng)到 Survivor 中，年齡就增加 1 歲，增加到一定年齡則移動(dòng)到老年代中。

-XX:MaxTenuringThreshold 用來(lái)定義年齡的閾值，默認(rèn)值為15。

4. 動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判定

虛擬機(jī)并不是永遠(yuǎn)要求對(duì)象的年齡必須達(dá)到 MaxTenuringThreshold 才能晉升老年代，如果在 Survivor 中相同年齡所有對(duì)象大小的總和大于 Survivor 空間的一半，則年齡大于或等于該年齡的對(duì)象可以直接進(jìn)入老年代，無(wú)需等到 MaxTenuringThreshold 中要求的年齡。

5. 空間分配擔(dān)保

在發(fā)生 Minor GC 之前，虛擬機(jī)先檢查老年代最大可用的連續(xù)空間是否大于新生代所有對(duì)象總空間，如果條件成立的話，那么 Minor GC 可以確認(rèn)是安全的。

如果不成立的話虛擬機(jī)會(huì)查看 HandlePromotionFailure 的值是否允許擔(dān)保失敗，如果允許那么就會(huì)繼續(xù)檢查老年代最大可用的連續(xù)空間是否大于歷次晉升到老年代對(duì)象的平均大小，如果大于，將嘗試著進(jìn)行一次 Minor GC；如果小于，或者 HandlePromotionFailure 的值不允許冒險(xiǎn)，那么就要進(jìn)行一次 Full GC。

三、Full GC 的觸發(fā)條件

對(duì)于 Minor GC，其觸發(fā)條件非常簡(jiǎn)單，當(dāng) Eden 空間滿(mǎn)時(shí)，就將觸發(fā)一次 Minor GC。而 Full GC 則相對(duì)復(fù)雜，有以下條件：

1. 調(diào)用 System.gc()

只是建議虛擬機(jī)執(zhí)行 Full GC，但是虛擬機(jī)不一定真正去執(zhí)行。不建議使用這種方式，而是讓虛擬機(jī)管理內(nèi)存。

2. 老年代空間不足

老年代空間不足的常見(jiàn)場(chǎng)景為前文所講的大對(duì)象直接進(jìn)入老年代、長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代等。

為了避免以上原因引起的 Full GC，應(yīng)當(dāng)盡量不要?jiǎng)?chuàng)建過(guò)大的對(duì)象以及數(shù)組。除此之外，可以通過(guò) -Xmn 虛擬機(jī)參數(shù)調(diào)大新生代的大小，讓對(duì)象盡量在新生代被回收掉，不進(jìn)入老年代。還可以通過(guò) -XX:MaxTenuringThreshold 調(diào)大對(duì)象進(jìn)入老年代的年齡，讓對(duì)象在新生代多存活一段時(shí)間。

3. 空間分配擔(dān)保失敗

使用復(fù)制算法的 Minor GC 需要老年代的內(nèi)存空間作擔(dān)保，如果擔(dān)保失敗會(huì)執(zhí)行一次 Full GC。具體內(nèi)容請(qǐng)參考上面的第 5 小節(jié)。

4. JDK 1.7 及以前的永久代空間不足

在 JDK 1.7 及以前，HotSpot 虛擬機(jī)中的方法區(qū)是用永久代實(shí)現(xiàn)的，永久代中存放的為一些 Class 的信息、常量、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)。

當(dāng)系統(tǒng)中要加載的類(lèi)、反射的類(lèi)和調(diào)用的方法較多時(shí)，永久代可能會(huì)被占滿(mǎn)，在未配置為采用 CMS GC 的情況下也會(huì)執(zhí)行 Full GC。如果經(jīng)過(guò) Full GC 仍然回收不了，那么虛擬機(jī)會(huì)拋出 java.lang.OutOfMemoryError。

為避免以上原因引起的 Full GC，可采用的方法為增大永久代空間或轉(zhuǎn)為使用 CMS GC。

5. Concurrent Mode Failure

執(zhí)行 CMS GC 的過(guò)程中同時(shí)有對(duì)象要放入老年代，而此時(shí)老年代空間不足（可能是 GC 過(guò)程中浮動(dòng)垃圾過(guò)多導(dǎo)致暫時(shí)性的空間不足），便會(huì)報(bào) Concurrent Mode Failure 錯(cuò)誤，并觸發(fā) Full GC。

四、常見(jiàn)的調(diào)優(yōu)參數(shù)