JVM与垃圾回收过程🔥

JVM中虚拟机组成是包括哪些部分？

JVM（Java虚拟机）主要由以下几个部分组成：

1. 类加载子系统：负责加载类文件，校验、解析和初始化类数据。

2. 运行时数据区：JVM运行时使用的内存区域，包含以下几个部分：

   • 方法区：存储已加载类的信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等。
   • 堆：存放对象实例，是Java内存管理的主要区域。
   • 虚拟机栈：每个线程都有自己的虚拟机栈，里面存储局部变量、操作数栈和方法调用信息。
   • 本地方法栈：为使用Native方法服务的内存区。
   • 程序计数器：记录每个线程当前执行的字节码行号。

3. 执行引擎：负责执行字节码指令，包括解释器、即时编译器（JIT）等。

4. 本地方法接口：调用非Java代码（如C/C++编写的本地方法）的接口。

5. 垃圾回收器（GC）：自动回收不再使用的对象，管理堆内存。

这些部分共同构成了JVM的运行环境，负责Java程序的执行与内存管理。

堆是由哪几部分组成？

在JVM中，堆是用于存储所有对象实例的主要区域，通常划分为以下几个部分：

1. 新生代（Young Generation）：存放新创建的对象。新生代分为三部分：

   • Eden区：大多数新对象最先分配在这里，Eden区满了会触发一次Minor GC。
   • From Survivor区：新生代中幸存下来的对象从Eden区移到此处。
   • To Survivor区：每次Minor GC后，From Survivor区中的幸存对象被移到To Survivor区。下一次GC时，From和To区互换角色。

2. 老年代（Old Generation）：存放经过多次GC仍然存活的对象，通常是生命周期较长的对象。对象从新生代晋升到老年代。

3. 元空间（Metaspace）：在JDK 8之后，元数据（如类信息）不再存储在堆中的“方法区”，而是使用元空间，位于堆外的本地内存。
   （在JDK 8之前，元空间部分是方法区的一部分，称为“永久代”。）

4. 大对象区（Large Object Area, LOA）：一些JVM实现中，针对特别大的对象（如数组或大块数据）会有专门的空间，避免频繁的GC操作。

垃圾回收相关：

堆中的对象由垃圾回收器（GC）管理，通过不同的算法和策略（如标记-清除、标记-整理、复制等）回收不再使用的对象。

这种分代的设计是为了提高垃圾回收的效率，因为新生代的对象大多数会很快变得不可达，而老年代的对象生命周期较长。

一个对象完整的走完堆中的区域的过程是怎么样的？

一个对象在JVM堆中完整的生命周期通常会经历以下几个阶段，从对象创建开始，直到被垃圾回收。我们将通过对象在堆中的“新生代”和“老年代”移动过程，详细描述这一过程。

1. 对象创建

• 当一个Java对象被创建时，首先分配在新生代（Young Generation）的Eden区。
• 如果Eden区没有足够的空间容纳新的对象，则会触发一次Minor GC（年轻代垃圾回收）。

2. 第一次Minor GC

• Minor GC会回收Eden区中那些不可达的对象（不再被任何引用所指向的对象）。
• 经过GC后，仍然存活的对象将被移到From Survivor区。
• 此时Eden区中的空间被清空，准备接收后续的新对象。

3. Survivor区之间的交换

• 当Eden区再次填满并且再次触发Minor GC时，Eden区和From Survivor区中的存活对象会被复制到To Survivor区（空的Survivor区），原本的From Survivor区会被清空。
• 新生代中存在两个Survivor区（From和To区），它们会在每次GC后交换角色，即From Survivor和To Survivor轮流充当复制的源区和目标区。

4. 多次GC后的晋升到老年代

• 对象每次在新生代的GC中存活下来，都会在Survivor区中“晋升”，即其**存活年龄（GC次数）**会增加。
• JVM会维护一个阈值，通常称为晋升年龄阈值（Tenuring Threshold），当对象的存活年龄达到该阈值后，对象就会从Survivor区晋升到老年代（Old Generation）。
• 老年代用于存放生命周期较长的对象，因为这些对象存活的时间比新生代对象长得多，且不需要频繁的GC。

5. 老年代的对象回收（Major GC/Full GC）

• 随着程序运行，老年代会逐渐填满。如果老年代的空间也不足以容纳更多对象，就会触发一次Major GC或Full GC。
• Major GC是对老年代进行垃圾回收，通常比Minor GC要慢得多，因为它会遍历更多对象并且回收老年代的对象。
• Full GC是对整个堆（包括新生代和老年代）进行的垃圾回收，通常是最后的手段，执行速度较慢，可能会导致应用程序的停顿。

6. 老年代中的对象被回收

• 在老年代中，对象的生命周期相对较长，但它们最终也可能变得不可达。一旦老年代中的对象不再被引用（不可达），它们将被Major GC或Full GC回收。
• 如果Major GC后老年代中没有足够的空间来存放新晋升的对象或者大对象，JVM可能会抛出OutOfMemoryError，表示堆空间不足。

7. 大对象的处理

• 对于那些非常大的对象，JVM可能会直接将它们分配到老年代中，而不是先经过新生代（这个机制根据不同的JVM实现可能有所不同）。
• 这样做的原因是为了避免在新生代频繁进行复制和GC时浪费资源。

8. 元空间的管理（在JDK 8及以后）

• 类的元数据（如类的结构、方法信息等）在JDK 8之后不再存放在堆中，而是存放在**元空间（Metaspace）**中。元空间是JVM使用的本地内存区域，不在堆中。
• 当元空间中的类不再使用时，也会被GC回收。

对象的完整生命周期总结：

1. 对象最初创建时分配在新生代的Eden区。
2. Eden区的空间满了后，触发Minor GC，存活的对象会被移动到From Survivor区。
3. 多次GC后，存活时间较长的对象会在Survivor区中移动，直到达到晋升阈值，被移动到老年代。
4. 老年代中的对象最终会在Major GC或Full GC中被回收，直到其生命周期结束。

这个过程通过分代收集的策略，最大化了GC的效率，尤其是对那些生命周期较短的对象，它们会在新生代频繁被回收，而那些生命周期较长的对象则被放到老年代进行较少的回收。