大家好，我是小米，一個(gè)熱愛(ài)技術(shù)分享的程序員。今天我想和大家一起聊一聊Java堆內(nèi)存的劃分以及回收算法。

(相關(guān)資料圖)

什么是堆內(nèi)存含義：是Java虛擬機(jī)管理的一塊內(nèi)存區(qū)域，用來(lái)存放對(duì)象實(shí)例。Java中所有的對(duì)象實(shí)例都在堆內(nèi)存中進(jìn)行分配和回收。價(jià)值：堆內(nèi)存可以動(dòng)態(tài)地分配內(nèi)存空間，為程序提供了靈活的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。同時(shí)，由于Java虛擬機(jī)的自動(dòng)垃圾回收機(jī)制，堆內(nèi)存也為我們提供了更加方便和安全的內(nèi)存管理方式。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)：主要包括各種Java對(duì)象和數(shù)組等。在Java中，通過(guò)new關(guān)鍵字可以在堆內(nèi)存中分配新的對(duì)象實(shí)例。相關(guān)命令：設(shè)置堆內(nèi)存大小的命令是-Xmx，比如我們可以通過(guò)命令java -Xmx512m，將堆內(nèi)存的大小設(shè)置為512MB。堆內(nèi)存如何劃分空間

Java堆內(nèi)存可以根據(jù)年齡和大小等因素進(jìn)行劃分。根據(jù)年齡，Java堆內(nèi)存可以分為新生代和老年代兩部分。

新生代中又可以分為Eden區(qū)、Survivor區(qū)From和Survivor區(qū)To三部分。其中，Eden區(qū)用于存儲(chǔ)新生成的對(duì)象，Survivor區(qū)From和Survivor區(qū)To則用于存儲(chǔ)在Eden區(qū)中存活下來(lái)的對(duì)象。

默認(rèn)情況下，新生代和老年代的比例是1:2，即新生代占整個(gè)Java堆內(nèi)存的1/3，老年代占2/3。而在新生代中，Eden區(qū)和Survivor區(qū)的比例是8:1:1，即Eden區(qū)占整個(gè)新生代的80%，Survivor區(qū)From和Survivor區(qū)To各占整個(gè)新生代的10%。

這兩個(gè)比例的設(shè)置是為了兼顧新生代和老年代的內(nèi)存使用情況。如果新生代的比例過(guò)小，可能會(huì)導(dǎo)致頻繁進(jìn)行垃圾回收，而老年代的比例過(guò)大則可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存浪費(fèi)。

我們可以通過(guò)設(shè)置-Xmn命令來(lái)調(diào)整新生代的大小，通過(guò)-XX:NewRatio命令來(lái)調(diào)整新生代和老年代的比例。

為什么永久代被移除

在JDK1.8之前，Java虛擬機(jī)中使用永久代來(lái)存放一些靜態(tài)數(shù)據(jù)和類信息等。但是由于永久代的內(nèi)存使用和垃圾回收效率都不太理想，因此在JDK1.8中，永久代被移除了，并由元空間（Metaspace）來(lái)替代。

元空間是Java虛擬機(jī)中存放類元數(shù)據(jù)（Class Metadata）的區(qū)域，包括類的結(jié)構(gòu)信息、字段、方法信息等。元空間的大小可以動(dòng)態(tài)地進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)需要存儲(chǔ)更多的類元數(shù)據(jù)時(shí)，元空間可以自動(dòng)擴(kuò)容。

相比于永久代，元空間的內(nèi)存使用和垃圾回收效率都有了較大的提升。同時(shí)，由于元空間不再受到永久代大小的限制，因此可以更好地適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

設(shè)置元空間大小的命令是-XX:MaxMetaspaceSize。

標(biāo)記-清除算法（Mark-Sweep）

Java堆內(nèi)存中的對(duì)象實(shí)例是動(dòng)態(tài)分配和回收的，Java虛擬機(jī)提供了多種不同的內(nèi)存回收算法來(lái)滿足不同的內(nèi)存管理需求。

標(biāo)記-清除算法是最基礎(chǔ)的一種內(nèi)存回收算法。其主要流程如下：

標(biāo)記所有活躍對(duì)象。清除所有未被標(biāo)記的對(duì)象。

這種算法的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，導(dǎo)致內(nèi)存利用率降低。

復(fù)制算法（Copying）

復(fù)制算法是將內(nèi)存分為兩部分，每次只使用其中一部分。當(dāng)這部分內(nèi)存用完后，將其中的活躍對(duì)象復(fù)制到另一部分中，然后清除這部分內(nèi)存。

復(fù)制算法的優(yōu)點(diǎn)是可以避免內(nèi)存碎片，缺點(diǎn)是需要消耗額外的內(nèi)存空間。

復(fù)制算法主要用于新生代內(nèi)存回收。

標(biāo)記-整理算法（Mark-Compact）

標(biāo)記-整理算法是將內(nèi)存分為兩部分，一部分存儲(chǔ)活躍對(duì)象，另一部分為未使用的內(nèi)存空間。當(dāng)內(nèi)存空間不足時(shí)，先進(jìn)行標(biāo)記活躍對(duì)象，然后將活躍對(duì)象整理到未使用的內(nèi)存空間中，最后清除未使用的內(nèi)存空間。

標(biāo)記-整理算法可以避免內(nèi)存碎片，但其缺點(diǎn)是需要移動(dòng)內(nèi)存中的對(duì)象，因此效率較低。

標(biāo)記-整理算法主要用于老年代內(nèi)存回收。

分代回收算法

分代回收算法是根據(jù)對(duì)象的生命周期將內(nèi)存分為不同的代，每個(gè)代使用不同的內(nèi)存回收算法。

新生代中一般使用復(fù)制算法，由于新生代中大部分對(duì)象的生命周期很短，因此這種算法的效率較高。而老年代中一般使用標(biāo)記-整理算法，由于老年代中存儲(chǔ)的對(duì)象生命周期較長(zhǎng)，因此算法能夠有效地減少垃圾回收的次數(shù)，提高Java應(yīng)用的性能。

G1算法

G1算法是一種面向服務(wù)端應(yīng)用的垃圾回收算法。它將堆內(nèi)存劃分為多個(gè)大小相等的區(qū)域（Region），每個(gè)區(qū)域既可以是新生代也可以是老年代。G1算法會(huì)根據(jù)應(yīng)用程序的內(nèi)存使用情況動(dòng)態(tài)地調(diào)整各個(gè)區(qū)域的大小。

在G1算法中，垃圾回收器不再按照新生代和老年代的劃分進(jìn)行垃圾回收，而是將整個(gè)堆空間一起考慮。G1算法使用了類似分代回收算法的思想，將堆空間分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的回收策略可以不同，這樣就能夠更加靈活地進(jìn)行內(nèi)存回收。

G1算法的優(yōu)點(diǎn)是能夠在保證垃圾回收效率的同時(shí)，避免了內(nèi)存碎片的問(wèn)題。同時(shí)，由于G1算法能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整各個(gè)區(qū)域的大小，因此可以更好地適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

綜上所述，Java虛擬機(jī)提供了多種不同的內(nèi)存回收算法，每種算法都有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)選擇合適的垃圾回收算法，以便最大化地利用內(nèi)存資源，提高應(yīng)用程序的性能。

總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了Java虛擬機(jī)中堆內(nèi)存的劃分和回收算法。堆內(nèi)存是Java虛擬機(jī)中用于存放對(duì)象的一塊內(nèi)存區(qū)域，Java程序中所有new出來(lái)的對(duì)象都會(huì)被存放在堆內(nèi)存中。為了更加高效地利用內(nèi)存資源，Java虛擬機(jī)將堆內(nèi)存劃分為新生代和老年代，并針對(duì)不同的內(nèi)存區(qū)域采用不同的垃圾回收算法。

新生代中的垃圾回收算法主要有Serial、ParNew和G1算法。Serial算法是最基礎(chǔ)的垃圾回收算法，采用單線程進(jìn)行垃圾回收。ParNew算法是Serial算法的多線程版本，在多核CPU上能夠更好地利用硬件資源，提高垃圾回收效率。G1算法是一種面向服務(wù)端應(yīng)用的垃圾回收算法，能夠更好地適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

老年代中的垃圾回收算法主要有CMS和G1算法。CMS算法是一種基于標(biāo)記-清除算法的垃圾回收算法，采用多線程進(jìn)行垃圾回收，但存在碎片問(wèn)題。G1算法則是一種更加靈活的垃圾回收算法，能夠避免內(nèi)存碎片的問(wèn)題。

在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)選擇合適的垃圾回收算法。同時(shí)，需要注意垃圾回收會(huì)對(duì)應(yīng)用程序的性能產(chǎn)生影響，過(guò)度頻繁的垃圾回收可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序的性能下降。因此，在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)Java應(yīng)用程序時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)合理設(shè)置內(nèi)存空間的大小和垃圾回收算法的選擇，以提高應(yīng)用程序的性能和穩(wěn)定性。

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