JVM面试真题总结（十三）

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JVM的堆内存如何分区?

从垃圾收集（Garbage Collection，GC）的角度看

Java堆（Heap）主要被划分为以下几个区域：

新生代（Young Generation）：

新生代是存放新创建的对象的地方。
新生代又被分为三个部分：
一个Eden区和两个Survivor区（Survivor 0和Survivor 1）。
大部分情况下，新创建的对象首先被分配到Eden区。

老年代（Old Generation）：

当对象在新生代中存活时间较长，或者Survivor区无法容纳的时候，就会被移动到老年代。
老年代的空间一般比新生代大，用于存放生命周期较长的对象。

持久代（Permanent Generation）或元空间（Metaspace）：

这部分内存主要用于存放JVM加载的类信息、常量、静态变量等数据。
在Java 8中，持久代被废弃，改为使用元空间，元空间使用的是本地内存。

JVM的垃圾收集器主要根据对象所在的区域进行垃圾回收。

新生代中的垃圾收集称为Minor GC，这种垃圾收集的频率较高，但每次收集的时间较短。

老年代中的垃圾收集称为Major GC或Full GC，这种垃圾收集的频率较低

但每次收集的时间较长，可能会导致应用的暂停。

总的来说，从GC的角度看，Java堆主要被划分为新生代、老年代和持久代（或元空间）

不同的区域对应不同的垃圾收集策略。

新生代为什么要进一步分为Eden和Survivor区?

新生代将内存分为一个Eden区和两个Survivor区（S0和S1，也称为From和To区）的目的：

是为了实现一种称为分代复制算法（Generational Copying Algorithm）的垃圾收集策略
从而提高垃圾回收的效率。

分代复制算法的基本思想是将新创建的对象分配到Eden区，当Eden区满时，触发一次Minor GC。

在这次垃圾回收过程中，JVM会检查Eden区的对象
将仍然存活的对象复制到一个Survivor区（例如：S0区），同时清空Eden区。
之后，新创建的对象仍然分配到Eden区。

当下一次Minor GC发生时，JVM会再次检查Eden区和已经存有对象的Survivor区（例如：S0区）

将仍然存活的对象复制到另一个Survivor区（例如：S1区）
同时清空Eden区和之前的Survivor区（例如：S0区）。

这个过程会反复进行，直到某个对象在Survivor区中经历了一定次数的复制
由JVM参数-XX:MaxTenuringThreshold设置
这个对象就会被认为是长寿对象，会被移动到老年代。

采用这种分代复制算法的好处在于：

减少内存碎片：

每次GC时，存活对象都被复制到另一个Survivor区，保持内存的连续性，减少内存碎片。

提高GC效率：

由于大部分新创建的对象都会很快变得不可达
所以很少有对象需要从Eden区复制到Survivor区，这使得Minor GC的效率很高。

延长老年代GC间隔：

分代复制算法可以有效地过滤掉生命周期短的对象
只有经过多次复制仍然存活的对象才会被移动到老年代，这有助于减少老年代的垃圾回收频率。

总之，将新生代分为Eden区和两个Survivor区是为了实现分代复制算法

从而提高垃圾回收的效率，减少内存碎片，以及延长老年代的垃圾回收间隔。

新生代各个分区的默认空间比例是怎样的?

在HotSpot虚拟机中，新生代（Young Generation）的默认内存划分比例是：

Eden区：
占新生代总空间的8/10，也就是80%。

Survivor区：
两个Survivor区（Survivor 0和Survivor 1）各占新生代总空间的1/10，也就是10%。

也就是说，Eden区和两个Survivor区的默认比例大约是8:1:1。

这个比例可以通过JVM的参数-XX:SurvivorRatio来调整。

例如，如果你希望Eden区和Survivor区的比例是6:1:1，可以设置-XX:SurvivorRatio=6。

这个默认比例是基于经验得出的，大多数情况下，新创建的对象会很快变得不可达并被回收

所以Eden区被分配了更多的空间。

而Survivor区的空间较小，主要用于存放从Eden区复制过来仍然存活的对象。

需要注意的是，虽然两个Survivor区的总空间占新生代的2/10

但在任何时候，两个Survivor区只有一个被使用，另一个是空闲的。

这是因为在进行Minor GC时，存活的对象会在两个Survivor区之间来回复制。

例如，一次GC后，存活对象被复制到Survivor 0，下一次GC时

存活对象会被复制到Survivor 1，Survivor 0则被清空。

描述对象何时会从新生代晋升到老年代

存活对象会在以下情况下进入老年代：

年龄达到阈值：

在新生代中，每个对象都有一个年龄计数器。
当对象在Survivor区中经历一次Minor GC后，其年龄就会增加1。
当对象的年龄达到一定的阈值：
默认值是15，可通过-XX:MaxTenuringThreshold参数设置，就会被晋升到老年代。

这个阈值可以通过虚拟机参数-XX:MaxTenuringThreshold来设定。

Survivor空间不足：

在进行Minor GC时，如果Survivor空间不足以容纳Eden区和Survivor区中所有存活的对象
那么大于等于某个年龄的对象会直接被移动到老年代，这个年龄阈值会动态调整
以使得Survivor区能够容纳下其他存活对象。

动态对象年龄判定：

如果Survivor区中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，
年龄大于等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无须等到-XX:MaxTenuringThreshold设定的年龄。

大对象直接进入老年代：

大对象是指需要大量连续内存空间的Java对象，如很长的字符串或者数组。
大对象会直接被分配到老年代，这是因为对大对象进行复制回收，存活率高的情况下
会产生大量的内存复制操作，效率相对较低。

这些策略的目的是尽可能将生命周期长的对象提前移入老年代，减少新生代的GC次数，提高系统的运行效率。