解析Java内存分配和回收策略以及MinorGC、MajorGC、FullGC

本节将会介绍一下：对象的内存分配与回收策略；对象何时进入新生代、老年代；MinorGC、MajorGC、FullGC的定义区别和触发条件；还有通过图示展示了GC的过程。

对象内存分配与回收策略

对象的内存分配，往大方向讲，就是在堆上分配〔但也可能经过JIT编译后被拆散为标量类型并间接地栈上分配），对象主要分配在新生代的Eden区上，如果启动了本地线程分配缓冲，将按线程优先在TLAB上分配。少数情况下也可能会直接分配在老年代中。

对象优先分配在Eden区，当Eden区可用空间不够时会进行MinorGC

大对象直接进入老年代：大对象即需要大量连续内存空间的对象（例如很长的字符串及数组）。虚拟机提供了一个-XX:PretenureSizeThreshoId参数，令大于这个设置值的对象直接在老年代分配，这样做的目的是避免在Eden区及两个区之间发生大量的内存复制。注意PretenureSizeThreshoId参数只对Serial和ParNew两款收集器有效。

长期存活的对象将进入老年代：虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄（Age）计数器（存在于对象头中）。如果对象在Eden出生并经过第一次MinorGC后仍然存活，并且能被Survivor容纳的话，将被移动到Survwor空间中，并且对象年龄设为1。对象在Survivor区中每“熬过”一次MinorGC，年龄就增加1岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为15岁），就将会被晋升到老年代中。对象晋升老年代的年龄阈值，可以通过参数-XX:MaxTenuringThreshoId设置。

动态年龄判断：为了能更好地适应不同程序的内存状况，虚拟机并不是永远地要求对象的年龄必须达到了MaxTenuringThreshold才能晋升老年代，如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进人老年代，无须等到MaxTenuringThreshoId中要求的年龄。

空间分配担保：在发生Minor GC之前，虚拟机会先检查Survivor空间是否够用，如果够用则直接进行Minor GC。否则进行检查老年代最大连续可用空间是否大于新生代的总和，假如大于，那么这个时候发生Minor GC是安全的。假如不大于，那么需要判断HandlePromotionFailure设置是否允许担保失败。假如允许，则继续判定老年代最大可用的连续空间是否大于平均晋升到老年代对象的平均值，如果大于，这个时候可以发生Minor GC ，如果小于或者设置HandlePromotionFailure不允许担保失败，则需要做一次Full GC。通常会把HandlePromotionFailure开关打开，以减少Full GC。

对象何时进入新生代、老年代

新分配的对象一般是直接进入新生代的。但是如果出现以下的情况，会让对象进入老年代。

1.新分配的对象占用空间大于-XX:PretenureSizeThreshold时直接分配到老年代
2.MinorGC的时候，Survivor中的内存不足了，允许分配担保时会进入老年代。
3.MinorGC的时候，对象的年龄大于-XX:MaxTenuringThreshold（默认为15）时，进入老年代。对象年龄存在于对象头中，占4bit。
4.当进行MinorGC的时候，如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进人老年代。

三种GC介绍

MinorGC

从年轻代空间（包括 Eden 和 Survivor 区域）回收内存被称为 Minor GC，也叫Young GC。因为Java对象大多具备朝生夕死的特征，所以MinorGC非常频繁，一般回收速度也比较快。一般采用复制算法。

Minor GC触发条件

Eden区域满了
新生对象需要分配到新生代的Eden，当Eden区的内存不够时需要进行MinorGC

Major GC/Full GC：

MajorGC：是清理老年代，Major GC发生过程常常伴随一次Minor

FullGC：Full GC可以看做是Major GC+Minor GC共同进行的一整个过程，是清理整个堆空间（包括年轻代和老年代，这里不包含永久代，因为永久代在JDK7之前包含方法区，是一块与堆分离的区域；JDK7将静态变量从永久代移到堆中；JDK8则完全取消永久代，方法区存在元空间MetaSpace中，虽然与堆共享一块内存，逻辑上可以认为在堆中，但仍然与堆不相连）。Full GC的速度一般会比 Minor GC慢10倍以上。一般用的是标记整理和标记清除算法

Full GC触发条件

上面Minor GC时介绍中Survivor空间不足时，判断是否允许担保失败，如果不允许则进行Full GC。如果允许，并且每次晋升到老年代的对象平均大小>老年代最大可用连续内存空间，也会进行Full GC。
MinorGC后存活的对象超过了老年代剩余空间
方法区内存不足时
System.gc()，可用通过-XX:+ DisableExplicitGC来禁止调用System.gc
CMS GC异常，CMS运行期间预留的内存无法满足程序需要，就会出现一次“Concurrent Mode Failure”失败，会触发Full GC