Java 高级篇：JVM 垃圾回收机制

整体了解 JDK & JVM

首先要对官方的 SDK 有点认识，同时要明白下面的概念：

• Java SE（Java Platform, Standard Edition）：它是 Java 的标准版，主要用于桌面应用开发，同时也是 Java 的基础，它包含 Java 语言基础、JDBC（Java 数据库连接性）操作、I/O（输出输出）操作、网络通信、多线程等技术。
• Java EE（Java Platform, Enterprise Edition）：它是 Java 的企业版本（javax..*），包含了 Servlet、JSP、JMS、JNDI 等的扩展。
• Java ME（Java Platform, Micro Edition）：一般是指 Java ME Embedded，Java 微型版本，一般做嵌入式开发用。
• JRE（Java Runtime Environment），Java 运行环境。
• JDK（Java Development Kit），Java 开发者工具集，是用来编译和执行 Java 程序必备的 Java 开发环境，现在我们一般说 JDK 就是指的 Oracle 的 Java SE。因为 Sun JDK 和 Open JDK、JRockit 都被 Orcale 收购了，一统了江湖。

我们看下 Oracle 官方的图，如下：

这样我们对 JDK、JRE，有了概念上的认识之后，我们来看下我们的 JVM（Java Virtual Machine）——Java 虚拟机，也就是 HotSport 了。

Oracle 也出了 JVM 的规范。

Java 内存模型

Java 内存模型是理解 Java 多线程和 Java GC 必须要了解的抽象知识点，我们可以通过工具来更好的掌握 Java 内存模型。我给大家一个点：“我们通过不同的视角来理解内存模型”。我们可以通过不同的视角来理解内存模型。因为 JVM 类里面实际的内存操作远比我们想象得要复杂，因为这部分代码是 Oracle 官方的核心机密，没有对外公开，我们也只能通过官方文档及其 Jdk/bin 目录下面的工具来做到整体认识。

站在理解线程的视角看内存模型

我们可以把 JVM 内存结构直接分成线程私有内存和共享主内存。这样我们就可以很好地理解多线程的很多问题如同步锁、lock、validate 关键字，及其 ThreadLocal。这部分内容如果还疑惑的可以看作者的另外一篇 Chat：Java 多线程与并发编程 · Java 工程师必知必会。

我们从内存设置的角度出发

我们可以将内存直接分位堆内存、非堆内存（JDK8 以后叫 Metaspace，元空间）和其它，三个大的类别。 我们来看一下 JConsole 和 JVisualVM。

java/bin/jconsole 打开以后界面如下：

java/bin/jvisualvm 打开以后界面如下：

利用 tools，也可以看到 Java 工具也是简单的将其分成堆和非堆（Metaspace）。

而其它是什么呢？

Other 指的是“直接内存”，如一些（IO/NIO），这些 JVM 控制不了（如果线程变多线程栈吃的内存也会变的非常大，不可设置）。

对应的 JVM 设置的参数是：

• Xmx4g：JVM 最大允许分配的堆内存，按需分配；
• Xms4g：JVM 初始分配的堆内存，一般和 Xmx 配置成一样以避免每次 gc 后 JVM 重新分配内存；
• XX：MetaspaceSize=64m 初始化元空间大小；
• XX：MaxMetaspaceSize=128m 最大化元空间大小。

Metaspace 建议大家不要设置，一般让 JVM 自己启动的时候动态扩容就好了，没必要自己去设置。如果不动态加载 class ，当启动起来的时候，一般是很少有变化的。

从这个角度我们可以认为我们的 JVM 内存的大小是堆+metaspace+io(运行时产生的大小)。

我们从 JVM 的运行期的视角来看

可以分为五大部分：方法区、堆、本地方法栈区、PC 计数器、线程栈。我们也可以看下面的图，PC 计数器和栈、本地方法栈，是随着当前的线程开始而开始，销毁而销毁的。

我们再通过下面这个图理解一下这五个区和线程的关系：

对应的 JVM 的参数为 Xss512k，用来设置每个线程的堆栈大小。

从垃圾回收机制的视角来看

全局分代收集器，我们通过 java/bin/jvisualvm 来观察一下：

通过 JVisualVM 我们可以看得出来：

• 内存直接被垃圾收集器切分了5个部分：metaspace