JVM内存组成和GC机制

按照官方的说法：

Java 虚拟机具有一个堆，堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。堆是在 Java 虚拟机启动时创建的。
在JVM中堆之外的内存称为非堆内存(Non-heap memory)。

可以看出JVM主要管理两种类型的内存： 堆和 非堆。简单来说堆就是Java代码可及的内存，是留给开发人员使用的；非堆就是JVM留给 自己用的，所有方法区、JVM内部处理或优化所需的内存(如JIT编译后的代码缓存)、每个类结构(如运行时常数池、字段和方法数据)以及方法和构造方法 的代码都在非堆内存中。

JVM内存组成

方法栈&本地方法栈

线程创建时产生，方法执行时生成栈帧。在Sun JDK中没有本地方法栈，只有每个线程单独的方法栈。此栈大小可以用-Xss来控制。

栈溢出会出现StackOverflowError异常，在Java中因为对象都是存在堆中，所以造成此错误一般是因为方法调用的递归深度太大（一般是产生了循环递归），可以根据输出的错误堆栈信息排查代码中的问题。
若在申请线程过多时出现OutOfMemeoryError，是因为无法为新的线程申请到栈内存，这时可以尝试降低堆内存(-Xms、-Xmx)，从而给操作系统预留更多的内存。

方法区

方法区是JVM中 所有线程共享的内存区，存储 已被虚拟机加载的类信息、 常量、 静态变量、即时编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做 Non-Heap（非堆），目的应该是与Java的堆区区分开来。
对于习惯在HotSpot（Sun公司开发的）虚拟机上开发和部署程序的开发者来说，很多人更愿意将之称为 永久代（或 持久代， Permanent Generation）。本质上两者并不等价，只是因为HotSpot虚拟机的设计团队把GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已。
方法区的大小可以用-XX:PermSize（初始大小）和-XX:MaxPermSize（最大值）来控制。一般默认固定为64M。

当方法区出现溢出时（通常是因为加载了大量的类或常量），将会出现OutOfMemeoryError，并提示是PermGen space，此时可以用-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来增大方法区的大小。

堆

java代码中所有的new操作都会在堆中申请内存，这是JVM运行时的主要内存区域。
JVM初始分配的内存由 -Xms指定，默认是物理内存的1/64；JVM最大分配的内存由 -Xmx指 定，默认是物理内存的1/4。默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制；空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到-Xms的最小限制。因此服务器一般设置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC后调整堆的大小。

通过-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出异常时Dump出当前的内存堆转储快照以便事后进行分析。出现heap space的OOM可能是因为内存溢出或者内存泄漏。如果是内存溢出，则需进一步使用工具分析泄漏对象，从而找到代码漏洞。如果是内存溢出，则需要根据物理内存调整-Xms与-Xmx的值。

堆内存分配和回收

根据GC分代收集策略，将堆内存分为 新生代（New Generation）与 老年代（Old Generation）。其中，新生代又分为Eden和两个Survivor。如下图所示：

新生代的大小可以用虚拟机参数-Xmn来设置，Sun官方推荐的配置为整个堆的3/8。也可以用-XX:NewRatio来设置新生代与老年代的比例（-XX:NewRatio=4，则新生代与年老代所占比值为1：4，新生代占整个堆栈的1/5）。

其中新生代的两个Survivor分别称为from space和to space，这两块空间交替使用，每次只使用了其中的一个，也就是说新生代中真正在使用的是Eden空间和一个Survivor空间。HotSpot虚拟机默认的Eden和Survivor的大小比例是8：1，也就是说每次新生代中可用的空间为总新生代容量的90%，还有10%是用于下次发生MinorGC（在下面会详细讲到）时收集还存活着的对象。可以使用-XX:SurvivorRatio来设置新生代中Eden区与Survivor区的大小比值，默认为8（例如-XX:SurvivorRatio=4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个新生代的1/6）。

对象优先在Eden分配

大多数情况下对象在新生代的Eden区中分配，当Eden中没有足够的空间时，虚拟机就会发起一次MinorGC。

MinorGC发起时，会将Eden和当前正在使用的Survivor空间中还存活着的对象一次性的复制到另一个Survivor空间中，然后将当前Eden和当前的Survivor清空，开始使用另一个Survivor。当然，如果Survivor的空间不够，从Eden和正在使用的Survivor中回收的对象无法存到Survivor中，则会将活着的对象交给老年代进行分配担保（Handle Promotion）。

大对象直接进入老年代

所谓大对象，就是需要大量连续内存空间的Java对象，最典型的就是那种很长的字符串及数组。当出现大对象时，会直接进入老年代。而如果老年代空间满，则会触发一次FullGC，与MinorGC相比，FullGC是一个非常重量级的操作。所以写程序时应该避免使用一些“朝生夕死”的“短命大对象”，这些大对象直接进入老年代而后就不再使用，从而容易触发FullGC，降低程序的性能。

虚拟机提供了一个-XX:PretenureSizeThreshold参数，另大于这个设置值的对象直接在脑年代中分配。这样做的原因是避免频繁的MinorGC中在Eden区和两个Survivor区之间发生大量耗时的内存拷贝。（这个参数必须以字节为单位，如-XX:PretenureSizeThreshold=3145728，表示3MB，而不能直接写3M）。

长期存活的对象进入老年代

当一个存活的对象在MinorGC中第一次被拷贝到Survivor中时，其年龄会被设置为1。此后，每次这个对象熬过一次MinorGC时，其年龄就会加1，默认情况下，当对象的年龄达到15时，将会被拷贝进老年代，从而减少MinorGC中Eden和两个Survivor之间的内存拷贝。

对象年龄的阈值可以用虚拟机参数-XX:MaxTenuringThreshold来设置，默认为1。

动态对象年龄判定

虚拟机并不是一定要等到对象的年龄达到MaxTenuringThreshold才将其移动到老年代。如果Survivor空间中相同年龄的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入老年代，无需等到MaxTenuringThreshold的年龄。

JVM的GC参数

参考

http://unixboy.iteye.com/blog/174173
http://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/04/2036387.html