98. 我说说你对Java GC机制的理解？（二）

分代与GC机制

嗯，听起来这样就可以了？但是实际情况下，很不幸，在JVM中绝大部分对象都是英年早逝的，在编码时大部分堆中的内存都是短暂临时分配的，所以无论是效率还是开销方面，按上面那样进行 GC往往是无法满足我们需求的。而且，实际上随着分配的对象增多， GC的时间与开销将会放大。所以，JVM的内存被分为了三个主要部分：新生代，老年代和永久代。

新生代

所有新产生的对象全部都在新生代中， Eden区保存最新的对象，有两个 SurvivorSpace—— S1和 S0，三个区域的比例大致为 8:1:1。当新生代的 Eden区满了，将触发一次 GC，我们把新生代中的 GC称为 minor garbage collections。minor garbage collections是一种 Stopthe world事件，比如你妈在打扫时，会把你赶出去，而不是你一边扔垃圾她一边打扫。

我们来看下对象在堆中的分配过程，首先有新的对象进入时，默认放入新生代的 Eden区， S区都是默认为空的。下面对象的数字代表经历了多少次 GC，也就是对象的年龄。

当 eden区满了，触发 minor garbage collections，这时还有被引用的对象，就会被分配到 S0区域，剩下没有被引用的对象就都会被清除。

再一次 GC时， S0区的部分对象很可能会出现没有引用的，被引用的对象以及 S0中的存活对象，会被一起移动到 S1中。eden和 S0中的未引用对象会被全部清除。

接下来就是无限循环上面的步骤了，当新生代中存活的对象超过了一定的【年龄】，会被分配至老年代的 Tenured区中。这个年龄可以通过参数 MaxTenuringThreshold设定，默认值为 15，图中的例子为 8次。

新生代管理内存采用的算法为 GC复制算法( CopyingGC)，也叫标记-复制法，原理是把内存分为两个空间:一个 From空间，一个 To空间，对象一开始只在 From空间分配， To空间是空闲的。GC时把存活的对象从 From空间复制粘贴到 To空间，之后把 To空间变成新的 From空间，原来的 From空间变成 To空间。

首先标记不可达对象。

然后移动存活的对象到 to区，并保证他们在内存中连续。

清扫垃圾。

可以看到上图操作后内存几乎都是连续的，所以它的效率是非常高的，但是相对的吞吐量会较大。并且，把内存一分为二，占用了将近一半的可用内存。用一段伪代码来实现大致为下。

void copying(){
        $free = $to_start // $free表示To区占用偏移量，每复制成功一个对象obj, 
                          // $free向前移动size(obj)
        for(r : $roots)
            *r = copy(*r) // 复制成功后返回新的引用
        swap($from_start, $to_start) // GC完成后交互From区与To区的指针
 }

老年代

老年代用来存储活时间较长的对象，老年代区域的 GC是 major garbage collection，老年代中的内存不够时，就会触发一次。这也是一个 Stopthe world事件，但是看名字就知道，这个回收过程会相当慢，因为这包括了对新生代和老年代所有对象的回收，也叫 FullGC。

老年代管理内存最早采用的算法为标记-清理算法，这个算法很好理解，结合 GC Root的定义，我们会把所有不可达的对象全部标记进行清除。

在清除前，黄色的为不可达对象。

在清除后，全部都变成可达对象。

那么，这个算法的劣势很好理解：对，会在标记清除的过程中产生大量的内存碎片，Java在分配内存时通常是按连续内存分配，这样我们会浪费很多内存。所以，现在的 JVM GC在老年代都是使用标记-压缩清除方法，将上图在清除后的内存进行整理和压缩，以保证内存连续，虽然这个算法的效率是三种算法里最低的。

永久代

永久代位于方法区，主要存放元数据，例如 Class、 Method的元信息，与 GC要回收的对象其实关系并不是很大，我们可以几乎忽略其对 GC的影响。除了 JavaHotSpot这种较新的虚拟机技术，会回收无用的常量和的类，以免大量运用反射这类频繁自定义 ClassLoader的操作时方法区溢出。