內容主要參考《深入理解Java虛擬機器（第2版）》

Java和C++之間有一堵由記憶體動態分配和垃圾收集技術所圍成的“高牆”，牆外面的人想進去，牆裡面的人想出來。

一 JVM執行時資料區

執行時資料區結構如下圖：

1 程式計數器：記憶體較小，執行緒執行的位元組碼的行號指示器，執行緒私有。唯一一個在Java虛擬機器規範中沒有規定任何OutOfMemoryError情況的區域。

2 Java虛擬機器棧：執行緒私有的，用於存貯區域性變量表、運算元棧、動態連結、方法出口等資訊。如果執行緒請求的棧深度大於虛擬機器所允許的深度，將丟擲StackOverflowError異常。

3 本地方法棧：和2相似，區別是虛擬機器棧為虛擬機器執行Java方法服務，而本地方法棧為虛擬機器使用到的Native方法服務。

4 Java堆：記憶體中最大的一塊，所有執行緒共享。作用是：存放例項物件。通過-Xms設定初始堆大小，-Xmx設定可擴充套件的最大堆大小。垃圾回收的主要區域。

細分：根據物件存活的週期不同將記憶體分為新生代和老年代。

新生代：可分為Eden空間：From Survivor空間：To Survivor空間，比例為8：1：1 ，可通過-Xmn設定新生代堆大小。新生代頻繁的進行垃圾回收，回收的空間較大， 每次回收都有大批物件死去，只有少量存活。使用複製演算法回收，具體過程：將Eden和From Survivor空間還存活的物件一次性的複製到另外一塊To Survivor空間上，最後清理掉Eden和From Survivor空間。一般場景下，98%的物件可以回收，但不是每次回收都只有不多於10%的物件存活。所以當To Survivor空間空間不足時，需要老年代進行

老年代：物件存活率高，老年代只有進行Full GC的時候才進行回收，使用“標記-清理”或者“標記-整理”演算法進行回收。

標記-清理演算法：首先標出需要回收的所有物件，之後統一回收標記的物件。缺點：效率不高，記憶體碎片化。

標記-整理演算法：首先標出需要回收的所有物件，之後讓所有的物件向一端移動，然後清理掉邊界以外的記憶體，避免了記憶體碎片化。

以上就包含了垃圾收集演算法：標記-清理演算法、複製演算法、標記-整理演算法、分代收集演算法。

5.方法區：執行緒共享的區域。存貯已被虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的程式碼等資料。稱為“永久代”。無法滿足分配需求是，丟擲OOM異常。

6.執行時常量池：方法區的一部分。用於存放編譯器生成的各種字面量和符號引用。

永久代的垃圾回收效率比較低，主要回收兩部分內容：廢棄常量和無用的類。

1）廢棄常量：沒有引用的常量，可以被回收。

2）無用的類滿足：

    類的所有例項都被回收；

    載入類的ClassLoader已經被回收；

    該類對應的java.lang.class物件沒有在任何地方引用，無法再任何地方通過反射訪問類的方法；

7.直接記憶體：不是虛擬機器執行時資料區的一部分，不會受到Java堆大小的限制，但是會受到本機總記憶體大小以及處理器定址空間的限制。

二 Java物件

  一個java類的完整的生命週期會經歷載入、連線、初始化、使用、和解除安裝五個階段，當然也有在載入或者連線之後沒有被初始化就直接被使用的情況。具體可參考 ：詳解Java類的生命週期

物件基本上都是在jvm的堆區中建立，在建立物件之前，會觸發類載入（載入、連線、初始化），當類初始化完成後，根據類資訊在堆區中例項化類物件，初始化非靜態變數、非靜態程式碼以及預設構造方法，當物件使用完之後會在合適的時候被jvm垃圾收集器回收。物件的生命週期只是類的生命週期中使用階段的主動引用的一種情況（即例項化類物件）。而類的整個生命週期則要比物件的生命週期長的多。

建立過程：

1）為物件分配空間等於將一塊確定大小的記憶體從Java堆中劃分出來。有兩種方式：

指標碰撞：假設Java堆記憶體是絕對規整的，所有用過的記憶體放在一邊，空閒的在另一邊，中間有一個指標作為分界指示器，那麼所謂分配記憶體就是將指標移動和物件大小相等的距離。

空閒列表：如果Java堆不是規整的，虛擬機器需要維護一個列表，記錄哪些記憶體塊可用，在分配的時候找到足夠大的空間劃分給物件例項，並更新列表上的記錄。

TLAB:(Thread Local Allocation Buffer)：每個執行緒預先分配一小塊記憶體，防止多執行緒分配物件時候記憶體衝突。

2）虛擬機器將分配到的記憶體空間初始化為零值。

3）虛擬機器對物件進行必要的設定，例如物件是哪兒個類的例項、如何找到類的元資料資訊、物件的雜湊值、物件的GC年代等。

4）執行<init>方法，按照程式設計師的意願初始化物件，這樣一個真正的物件才算完全可用。

分配策略：

1）大多數情況下，物件在新生代的Eden區中分配，Eden不夠時，發起一次MinorGC。

2）大物件（大量連續記憶體空間的Java物件）直接進入老年代，虛擬機器提供一個引數-XX:PertenureSizeThreshold，大於該閾值的西鄉直接在老年代中分配。

3）長期存活的物件將進入老年代。

4）空間分配擔保：在發生MinorGC之前，虛擬機器先檢查老年代最大可用的連續空間是否大於新生代的物件總和，如果大於，那麼MinorGC可以確保是安全的。如果不成立，那虛擬機器會查案HandlePromotionFailure設定值是否允許擔保失敗。如果允許，那麼會繼續檢查老年代最大可用的連續空間是否大於歷次晉升到老年代物件的平均大小，如果大於，將嘗試進行一次MinorGC，儘管有風險。否則改為進行一次Full GC。

物件回收

有兩種方法判斷物件是否仍在存活：

1）引用計數法：給物件新增一個引用計數器，每當一個地方引用它時，計數器值就加1，引用失效時，計數器減1，任何時刻計數器為0的物件就是不可能再被使用的。簡單，但是無法解決相互迴圈引用的問題。

2）可達性分析演算法：通過一系列的稱為"GC Roots"的物件作為起始點，從這些節點開始向下搜尋，搜多所走過的路徑稱為引用鏈，當一個物件到GCRoots沒有任何引用鏈的時候，證明物件不可用。

即是在可達性分析演算法中不可大的物件，也並非“非死不可”，一個物件要真正宣告死忙，至少要經理兩次標記過程：如果物件不可達，那它第一次標記並且進行一次篩選，篩選條件是是否有必要執行finalize()方法。當物件沒有覆蓋finalize()方法，或者finalize()方法已經被虛擬機器掉用過，虛擬機器將這兩種情況都視為“沒有必要執行”。

如果被判定為有必要執行finalize()方法，那麼物件將會被放置在一個叫F-Queue的佇列之中，之後虛擬機器自動執行finalizer。

三 垃圾收集器