前不久为知笔记宣布收费，用不惯印象笔记和有道的我，便充了一年的会员，既然钱已经花了出去，就不能像以前一样，不懂得珍惜，刚好最近在重读《深入理解》，关于内存管理这块又多了一些收获，便记录下来，顺便整理成，还是毛主席教导的好：好记性不如烂笔头啊！
文中前部分简摘自周志华老师的
《深入理解java虚拟机》
，后部分为个人的一些验证和总结。
java中的引用
相对于C++，Java语言非常好的一点就是不需要我们手动管理内存，因为有一个像妈妈一样的虚垃圾回收器，每天默默地替我们清扫着房间的垃圾，无怨无悔。基本上所有的java员都知道有这么个默默无闻的妈妈，可是你真的了解她吗？
上面提到垃圾回收器替我们清扫垃圾，那么重要的一点来了，什么是垃圾？在现实中，没有用的东西就是垃圾，会被丢进垃圾桶，运到处理厂，掩埋或是焚烧。其实在java的世界里也是一样，无用即为垃圾，不过这里的垃圾全都是：对象。
什么叫无用，即没有人要用，在java里，无用即代表没有被引用，java里面操控对象全都是通过引用来进行的，For Example：Object o=new Object()，这里我们就创建了一个Object对象，并用一个引用o来引用这个对象，这样我们就可以通过o来操作这个Obejct了。
java里一共有四种引用：
这就是我们上面写的Obejct o=new Object()，只要强引用还存在，对象就不会被回收。
SoftReference，只有将发生内存溢出时，才会进行回收。
WeakReference，GC工作时，无论当前内存是否够用，一定会回收。
PhantomReference, 有这个引用和没有一样，因为通过引用拿到的一定是null，和弱引用一样，GC工作时一定会被回收，唯一的作用就是监听对象被GC回收，可以用来做GC监听器，监听虚拟机的每一次GC。
1.引用——计数法
即在对象头部增加一个计数器，每当对象被引用，内部的计数器就+1，当引用失效，计数器就-1。这样当垃圾回收时，就回收那些计数值为0的对象。
缺点：很难解决对象之间相互循环引用的问题。
2.标记——清除法
从堆栈和静态区出发，遍历所有引用，找出所有存活的对象。每当找到一个对象，就给它设置一个标记，这样它就不会被回收。
缺点：清除后会产生大量的不连续，这样对于将来大对象的内存分配是不利的，因为可能因为找不到连续的大块内存，不得不触发下一次gc。
3.复制——清除法
将可用空间分为两块A和B，每次只使用AB其中的一块，比如当A中内存已满的时候，就将A中所有存活的对象一次性复制到B中，然后清空整个A区。一般来说，98%的对象都是朝生夕死，所有没必要1:1的分配AB，所以一般会将内存划分为3块，一块较大的Eden区，两块较小的Survivor区。每次使用Eden和一块Survivor，GC时将存活对象移动到另一块Survivor中。但是一块Survivor可能容纳不下所有的存活对象，所以需要依赖另一块进行分配担保，只能将存活的一部分对象放入担保中，这就是内存的分配担保机制。
4.标记——整理法
这种方法的标记过程和标记清除算法一样，但是它解决了标记清除的问题。它的清扫过程不是直接进行的，而是先将所有存活对象都移动到一边，然后整个清扫那一边，这样就不存在内存空间不连续的问题了。
1.对象优先在新生代中分配
新生代分为Eden区和Survivor区，大小比例通常为8:1，新对象一般在Eden区进行分配，当Eden区已满时，虚拟机会发起一次GC，将Eden区还存活的对象移动至Survivor区，并一次性清扫Eden区。
大对象直接进入老年代
所谓的大对象是指需要大量连续内存空间的对象，比如说很长的或者数组。经常出现大对象容易导致内存还有不少空间时就要进行gc，以获取足够空间来存放它们。
长期存活的对象将进入老年代
如果对象在Eden区出生，并能够顺利熬过第一次gc，且能被Survivor区容纳的话，那么将被移动到Survivor区，并初始化年龄为1岁，以后每熬过一次gc，年龄就加一次，当年龄增加到一定程度（默认15），就会晋升到老年代中。
对于所有的对象总不能一刀切吧，每种算法都有其缺点和优点。所以一般会将对象划分为新生代和老年代，对于新生代这种朝生夕死的对象，用复制清除算法，并采用老年代进行担保。而对于老年代中生命力较为顽强的对象，采用复制清除是不合适的，因为需要巨大的空间来进行分配担保，所以一般会采用标记清除或者标记整理算法。
1.为什么新生代采用复制清除法？
新生代gc比较频繁、对象存活率低，用复制算法在回收时的效率会更高，也不会产生内存碎片。
2.为什么复制清除法需要两块Survivor区？
如果说只有一块Survivor区，那么会发生如下情况：
第一次GC：Eden区的存活对象移动到Survivor区；
第二次GC：Eden区和Survivor区都发生了GC，都会只有一部分对象存活，这时再将Eden区存活对象复制至Survivor区，因为Survior自身存活对象的不连续性，便会产生内存碎片。
如果有两块Survivor区（S1，S2）的话，情况就能好很多：
第一次GC：Eden区的存活对象移动到S1区，S2空闲；
第二次GC：Eden区和S1区都发生了GC，都会只有一部分对象存活，这时再将Eden和S1的存活对象复制至S2区，这时Eden和S1又会保持空闲，且S2中的空闲内存也是连续的。
GC日志分析
只学习理论是不够的，只会似懂非懂，绝知此事要躬行，下面我们就来通过实战分析一下垃圾回收器。
首先通过定时器每秒分配一个100M的大数组，并实时查看内存使用情况。
public static void main(String[] args) {
Timer timer = new Timer();
TimerTask task = new TimerTask() {
public void run() {
Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
.out.print(&total:&+(runtime.totalMemory()/1024)+ &k\n&);
long free=runtime.freeMemory()/1024;
System.out.print(&free:& + free+ &k\n&);
if(free&102400){
System.out.print(&need gc&+&\n&);
byte[] a1 = new byte[100 * 1024 * 1024];
a1[1] = 1;
System.out.print(a1[1]+&\n&);
timer.schedule(task, );
下面来看看打印出的信息：
total:251392k
free:243527k
total:251392k
free:141127k
total:354304k
free:141639k
total:457216k
free:142151k
total:560128k
free:142663k
可见分配大对象时，虚拟机并不是频繁的gc，而是在不断的申请内存，totalMemory在不断变大。
下面在通过设置-XX:+PrintGCDetails来打印GC日志：
max:3728384k
total:2872832k
free:100166k
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 7864K-&480K(76288K)] 2772665K-&72832K), 0.0423481 secs] [Times: user=0.15 sys=0.01, real=0.05 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 480K-&448K(76288K)] 2765280K-&72832K), 0.0365171 secs] [Times: user=0.11 sys=0.00, real=0.03 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 448K-&0K(76288K)] [ParOldGen: 2764808K-&423K(79360K)] 2765256K-&423K(155648K), [Metaspace: 3019K-&8K)], 0.4096268 secs] [Times: user=0.04 sys=0.37, real=0.41 secs]
max:3728384k
total:258560k
free:154426k
通过GC日志可知，当连续空间不够时，分配对象失败，然后会针对新生代发起一次minorGC，内存使用从7864k降低到了480k，这样还剩余75808k，但是还不够分配102400k的数组，所以接下来又因为分配失败发起一次minorGC，但是这次却没有回收到太多垃圾，那么怎么办，只能往老年代分配了。现在我们来计算一下老年代还有多少空间：
old = total - young = 2872832 - 74k
oldFree = old - oldUsed = 2796544 - 736k
老年代也只剩余31736k的空间，根本不够分配102400k的数组，这时就出现了内存分配担保失败，也就导致了下一步的发生：Full GC。
Full GC一般都是担保失败才出现，表明这次GC发生了Stop The World，会对所有年代进行回收。可以看见，第三次GC后，新生代对象被全部回收，老年代的大对象也基本被回收，但是这次GC后totalMemory变小了，从 2872832k 降低为 155648k 了。这时无论是新生代还是老年代都不够分配数组了，所以只能申请更大的内存空间了，分配数组后totalMemory又升至 258560k了。
当手动停止程序后，又打印出了新的堆内存日志：
PSYoungGen
total 76288K, used 3058K [0xab00, 0x0000)
eden space 65536K, 4% used [0xab000076adfca70,0xeb00000)
from space 10752K, 0% used [0x000,0x0000)
space 10752K, 0% used [0xeb000,0x0000)
total 799744K, used 717223K [0x00, 0xab00000)
object space 799744K, 89% used [0x00006ebc69d08,0xd00000)
used 3029K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space
used 331K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
从上面可以看出，新生代中eden区只使用了4%的空间，而老年代却使用了89%的空间，这也印证了大对象都在老年代中进行分配。
只看GC日志的话，很多信息无法得到，那么最好的办法就是实时监控内存了。
接下来对上面的程序进行一些小改变，通过一个类变量对分配的数组加以强引用，这样保证数组不会被gc回收掉，然后我们就可以来监控JVM了。
1.输入jps -l，打印出进程pid
WangXiandengde-Pro:test wangxiandeng$ jps -l
66083 com.intellij.rt.execution.application.AppMain
15875 com.xk72.charles.macosx.Main
66082 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
66084 sun.tools.jps.Jps
AppMain即为当前运行的进程pid，为66083。
2.利用jstat来监控该进程
WangXiandengdeMacBook-Pro:test wangxiandeng$ jstat -gc
................
80.0 771.4
可见，100m的数组全都是直接在老年代中直接分配，最后一行可以看出，此时内存已经不够分配，于是发生了3次minorGC，2次FullGC，但是因为老年代中的数组全被强引用了，导致无法回收。
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 7864K-&512K(76288K)] 2772665K-&72832K), 0.0433492 secs] [Times: user=0.16 sys=0.01, real=0.04 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 512K-&496K(76288K)] 2765320K-&72832K), 0.0422158 secs] [Times: user=0.11 sys=0.00, real=0.04 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 496K-&0K(76288K)] [ParOldGen: 2764808K-&96544K)] 2765304K-&72832K), [Metaspace: 3069K-&8K)], 0.0720605 secs] [Times: user=0.04 sys=0.07, real=0.08 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K-&0K(76288K)] 2765263K-&72832K), 0.0388848 secs] [Times: user=0.15 sys=0.00, real=0.03 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K-&0K(76288K)] [ParOldGen: 2765263K-&96544K)] 2765263K-&72832K), [Metaspace: 3069K-&8K)], 0.0291437 secs] [Times: user=0.04 sys=0.00, real=0.03 secs]
Exception in thread &Timer-0& java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at com.wangxiandeng.test.Test$1.run(Test.java:30)
at java.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:555)
at java.util.TimerThread.run(Timer.java:505)
这时虽然totalMemory远未达到maxMemeory，但是因为老年代能够分配到的空间有限，即老年代已经不能申请到新的空间了，而这些大数组又无法放入新生代中，所以只能内存溢出了。
虽然了解java不需要我们手动管理内存，但是了解这方面还是很有必要的，一是可以避免写出导致频繁GC、内存泄漏和溢出的代码，二是可以对虚拟机进行调优，虽然一般调优都是端同学的事，但是今天却看到了维术同学的一篇新
《性能优化之虚拟机调优》
,很是佩服。
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