JVM面试真题总结（十三）

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JVM的堆内存如何分区?

从垃圾收集（Garbage Collection，GC）的角度看

Java堆（Heap）主要被划分为以下几个区域：

新生代（Young Generation）：

• 新生代是存放新创建的对象的地方。
• 新生代又被分为三个部分：
  • 一个Eden区和两个Survivor区（Survivor 0和Survivor 1）。
  • 大部分情况下，新创建的对象首先被分配到Eden区。

老年代（Old Generation）：

• 当对象在新生代中存活时间较长，或者Survivor区无法容纳的时候，就会被移动到老年代。
  • 老年代的空间一般比新生代大，用于存放生命周期较长的对象。

持久代（Permanent Generation）或元空间（Metaspace）：

• 这部分内存主要用于存放JVM加载的类信息、常量、静态变量等数据。
• 在Java 8中，持久代被废弃，改为使用元空间，元空间使用的是本地内存。

JVM的垃圾收集器主要根据对象所在的区域进行垃圾回收。

新生代中的垃圾收集称为Minor GC，这种垃圾收集的频率较高，但每次收集的时间较短。

老年代中的垃圾收集称为Major GC或Full GC，这种垃圾收集的频率较低

• 但每次收集的时间较长，可能会导致应用的暂停。

总的来说，从GC的角度看，Java堆主要被划分为新生代、老年代和持久代（或元空间）

• 不同的区域对应不同的垃圾收集策略。

新生代为什么要进一步分为Eden和Survivor区?

新生代将内存分为一个Eden区和两个Survivor区（S0和S1，也称为From和To区）的目的：

• 是为了实现一种称为分代复制算法（Generational Copying Algorithm）的垃圾收集策略
  • 从而提高垃圾回收的效率。

分代复制算法的基本思想是将新创建的对象分配到Eden区，当Eden区满时，触发一次Minor GC。

• 在这次垃圾回收过程中，JVM会检查Eden区的对象
  • 将仍然存活的对象复制到一个Survivor区（例如：S0区），同时清空Eden区。
  • 之后，新创建的对象仍然分配到Eden区。

当下一次Minor GC发生时，JVM会再次检查Eden区和已经存有对象的Survivor区（例如：S0区）

• 将仍然存活的对象复制到另一个Survivor区（例如：S1区）
  • 同时清空Eden区和之前的Survivor区（例如：S0区）。
• 这个过程会反复进行，直到某个对象在Survivor区中经历了一定次数的复制
  • 由JVM参数-XX:MaxTenuringThreshold设置
  • 这个对象就会被认为是长寿对象，会被移动到老年代。

采用这种分代复制算法的好处在于：

减少内存碎片：

• 每次GC时，存活对象都被复制到另一个Survivor区，保持内存的连续性，减少内存碎片。

提高GC效率：

• 由于大部分新创建的对象都会很快变得不可达
  • 所以很少有对象需要从Eden区复制到Survivor区，这使得Minor GC的效率很高。

延长老年代GC间隔：

• 分代复制算法可以有效地过滤掉生命周期短的对象
  • 只有经过多次复制仍然存活的对象才会被移动到老年代，这有助于减少老年代的垃圾回收频率。

总之，将新生代分为Eden区和两个Survivor区是为了实现分代复制算法

• 从而提高垃圾回收的效率，减少内存碎片，以及延长老年代的垃圾回收间隔。

新生代各个分区的默认空间比例是怎样的?

在HotSpot虚拟机中，新生代（Young Generation）的默认内存划分比例是：

• Eden区：
  • 占新生代总空间的8/10，也就是80%。
• Survivor区：
  • 两个Survivor区（Survivor 0和Survivor 1）各占新生代总空间的1/10，也就是10%。

也就是说，Eden区和两个Survivor区的默认比例大约是8:1:1。

这个比例可以通过JVM的参数-XX:SurvivorRatio来调整。

• 例如，如果你希望Eden区和Survivor区的比例是6:1:1，可以设置-XX:SurvivorRatio=6。

这个默认比例是基于经验得出的，大多数情况下，新创建的对象会很快变得不可达并被回收

• 所以Eden区被分配了更多的空间。

• 而Survivor区的空间较小，主要用于存放从Eden区复制过来仍然存活的对象。

需要注意的是，虽然两个Survivor区的总空间占新生代的2/10

• 但在任何时候，两个Survivor区只有一个被使用，另一个是空闲的。

这是因为在进行Minor GC时，存活的对象会在两个Survivor区之间来回复制。

例如，一次GC后，存活对象被复制到Survivor 0，下一次GC时

• 存活对象会被复制到Survivor 1，Survivor 0则被清空。

描述对象何时会从新生代晋升到老年代

存活对象会在以下情况下进入老年代：

年龄达到阈值：

• 在新生代中，每个对象都有一个年龄计数器。
  • 当对象在Survivor区中经历一次Minor GC后，其年龄就会增加1。
  • 当对象的年龄达到一定的阈值：
    • 默认值是15，可通过-XX:MaxTenuringThreshold参数设置，就会被晋升到老年代。
  • 这个阈值可以通过虚拟机参数-XX:MaxTenuringThreshold来设定。

Survivor空间不足：

• 在进行Minor GC时，如果Survivor空间不足以容纳Eden区和Survivor区中所有存活的对象
  • 那么大于等于某个年龄的对象会直接被移动到老年代，这个年龄阈值会动态调整
  • 以使得Survivor区能够容纳下其他存活对象。

动态对象年龄判定：

• 如果Survivor区中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，
  • 年龄大于等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无须等到-XX:MaxTenuringThreshold设定的年龄。

大对象直接进入老年代：

• 大对象是指需要大量连续内存空间的Java对象，如很长的字符串或者数组。
• 大对象会直接被分配到老年代，这是因为对大对象进行复制回收，存活率高的情况下
  • 会产生大量的内存复制操作，效率相对较低。

这些策略的目的是尽可能将生命周期长的对象提前移入老年代，减少新生代的GC次数，提高系统的运行效率。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_35508033/article/details/142325605

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