JVM 内存架构和 GC 算法基础

发布时间：2025-11-04 14:22:23 来源：创站工坊 作者：IT科技类资讯

本文讨论了 JDK8 及更高版本的堆内存和栈内存管理的基本概念。以及 GC 及其算法的构和基础知识。

Java 垃圾收集器不能确保堆内存完全空闲，而且对于开发人员来说，基础不可能强制垃圾收集器在特定时间运行。存架因此，构和了解 Java 中的算法内存管理是如何工作的对开发程序会很有帮助。

了解内存管理有助于编写优化的基础内存效率代码，并有助于避免程序中任何与内存相关的存架问题，这些问题可能导致应用程序运行缓慢，构和并有助于避免 StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError 等错误。算法

栈是基础一种线性数据结构，是存架 Java 分配的静态内存，用于存储堆对象引用，构和也存储 Java 原始类型值。算法栈以后进先出 (LIFO) 顺序访问内存，并且栈比堆内存快。

每个线程在内存中创建自己的栈，这反过来又使栈内存线程安全。

Java 中的网站模板方法仅访问方法体(方法范围内)内的栈内存中的对象。当方法执行完成时，该方法对应的块会从栈中清除。

在上面的程序中，我们可以看到，当控件到达main方法时，栈中会有一个args的入口。然后当控件在下一行时，一个新条目被添加到栈中。

当控件超出方法的范围时，引用将从栈中删除。

如果栈内存已满，JVM 会抛出 StackOverFlowError。

堆用于JVM在运行时为Java对象动态分配内存。任何新对象都存储在堆中，并且对象的引用(示例变量)存储在栈中。您可以在下面的示例中看到示例代码的变量如何存储在堆和堆栈中。

下面是上述代码片段在堆中的内存分配。

堆内存可以分解成更小的部分，称为代，它们是云南idc服务商年轻代、年老/终身代和永久代。

所有新对象都在此内存段中分配。 年轻代由 Eden 和两个 Survivor 空间组成。当 Eden 填满时，垃圾收集发生在年轻代上，这称为 Minor GC。在 Minor GC 期间，来自年轻代的引用对象被移动到 Survivor 空间 #1，并且对象的年龄增加。

例如，在下图中，“对象 1”和“对象 2”将在第一次 Minor GC 之后移动到 Survivor 空间 #1，并且它们将具有指定的年龄。如果“对象 1”在第一次 Minor GC 中幸存下来，则年龄为零。现在如果“对象 1”在下一次 Minor GC 中也幸存下来，那么它将被移动到幸存者空间 2，并且年龄将再次增加。

在第二次 Minor GC 期间，驻留在 Survivor 空间 #1 中的对象(具有引用)将被移动到 Survivor #2，并且年龄将增加(即根据示例年龄将从零变为一)。并且从完整的年轻代空间中所有未引用的对象都将被删除。

老年代是存放长寿命对象(最老的对象)的地方。源码下载 年轻代对象有年龄的上限或阈值。 一旦对象达到该上限，则该对象将移至老一代或终身代。

这部分堆内存用于存储运行时类和方法的元数据。 从 JDK 8 开始，这部分内存已被 Java 完全删除，并被 Metaspace 概念所取代。您仍然可以设置 --XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 配置。但是，如果您在 JDK 8 或更高版本上运行应用程序，则会在运行时收到警告。

这是从 JDK 8 版本开始引入的，它是一个可调整大小的内存区域并从本机内存中分配。元空间保存类元数据，它不是一个连续的内存位置。

每当 Metaspace 达到为 Metaspace 分配的最大大小时，Java 就会触发自动 GC 以释放 Metaspace 内存。

元空间选项是 -XX:MetaspaceSize=size 和 -XX:MaxMetaspaceSize=size

Java程序编译并更改为字节码并在JVM(Java虚拟机)上运行。Java 程序的对象是在该程序的专用堆内存上创建的。随着时间的推移，会创建更多对象，并且程序不再需要一些对象(未引用和取消范围)。垃圾回收是 Java 执行自动内存管理并通过删除未引用对象来释放内存空间的过程。

JVM 结合了不同的垃圾收集算法。垃圾收集算法检查内存中的每个引用对象，其余对象被视为垃圾收集。

以下是 JVM 可用的 4 种类型的 GC 算法。

专为具有中等或大量数据的多线程应用程序而设计，在多处理器环境中运行良好。但它会在垃圾收集期间冻结所有应用程序线程。 JVM 选项是 -XX:+UseParallelGC ，您可以选择使用 -XX:ParallelGCThreads= 设置并行线程数。

主要设计用于单线程环境。 Liek Parallel GC，它还会在垃圾收集期间冻结所有应用程序线程。JVM 选项是 -XX:+UseSerialGC。

这是一个并发 GC，旨在缩短 GC 暂停时间，并且不需要停止正在运行的应用程序来执行 GC。这就是为什么这个过程比串行或并行 GC 慢的原因。

它使用多线程进行垃圾收集，并且可以与垃圾收集器共享处理器资源。JVM 选项是 -XX:+UseConcMarkSweepGC。

这是另一种最高效的并发 GC，专为具有大量内存的多处理器环境而设计。JVM 选项是 -XX:+UseG1GC。

除非您对 GC 时间有特定要求并且需要放置其他规范，否则最好让 JVM 自己选择 GC 算法。

如果要选择和配置 GC 算法，那么需要考虑的参数很少，如堆大小、CPU 核心数、应用程序数据集体积、吞吐量、暂停时间、延迟。

a、堆大小 - 分配给 JVM 的内存总量。更大的堆大小意味着 GC 将花费更多时间。更大的堆内存意味着与更少的堆内存相比，JVM 触发 GC 的频率不会那么频繁。JVM 选项是 -Xms=和 -Xmx=，其中 -Xms 表示最小值，-Xmx 是最大值。

b、CPU 核心 - GC 算法因 CPU 核心数量而异。其中一些是为单核 CPU 设计的，一些是为多核 CPU 设计的。

c、应用程序数据集 - 这是指应用程序使用的对象数量。创建更多数量的新对象，导致填充年轻代空间，需要更多的 GC 时间来释放内存。

d、吞吐量 - 它是完成应用程序任务所需的总时间(GC 外)的百分比。它与分配给 JVM 的内存成反比。

e、暂停时间 - GC 算法在内存回收期间停止应用程序所花费的时间。它根据不同的GC算法而有所不同。JVM 选项是 -XX:MaxGCPauseMillis=

f、延迟 - 它是应用程序的响应时间，直接取决于 GC 暂停时间。

根据上述参数，您必须选择最适合您的应用的 GC 算法。例如：

原文链接：https://dzone.com/articles/jvm-memory-architecture-and-gc

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