輕鬆理解JVM的分代模型

王子發表於2020-10-10
JVM模型

 

前言

上篇文章我們一起對jvm的記憶體模型有了比較清晰的認識，小夥伴們可以參考JVM記憶體模型不再是祕密這篇文章做一個複習。

本篇文章我們將針對jvm堆記憶體的分代模型做一個詳細的解析，和大家一起輕鬆理解jvm的分代模型。

相信看過其他文章的小夥伴們可能都知道，jvm的分代模型包括：年輕代、老年代、永久代。

那麼它們分別代表著什麼角色呢？我們先來看一段程式碼

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        while (true){
            load();
        }
    }

    public static void load(){
        SysUser sysUser = new SysUser();
        sysUser.setAvatar("1");
    }

}

這段程式碼本身沒有什麼特殊的含義，主要是理解jvm的執行機制。

首先一旦執行main()方法，就會把main()方法的棧幀壓入main執行緒的虛擬機器棧，然後呼叫load()方法後，又會把load()方法的棧幀壓入虛擬機器棧。

接著在執行load()方法時，會在java堆記憶體中建立一個SysUser物件例項，而棧幀中會有sysUser區域性變數引用堆記憶體中的SysUser物件例項。

如下圖：

 

 到這裡上篇文章都講解過，相信大家都能看懂。

 

變數的存活時間

現在我們思考一下會發現，這個SysUser物件實際上屬於一個短暫存活的物件，因為在load()方法執行完畢後，load()方法的棧幀就會出棧。

而一旦出棧，就沒有了sysUser這個區域性變數來引用SysUser這個物件的例項。

所以，其實這個SysUser物件已經沒有用了，但是它還在佔用著堆記憶體的空間，那麼對於這種沒有引用的物件例項jvm是如何處理的呢？

這就要說到jvm的垃圾回收機制了，jvm本身是有垃圾回收機制的，它是一個後臺執行緒，會把沒有人引用的SysUser物件例項給回收掉，不斷的釋放記憶體空間。

所以這個SysUser物件例項是一個存活時間很短的物件，可能在執行load()方法的時候被建立出來，執行之後就被垃圾回收掉了。

而這種物件在我們平時的開發中是很常見的，佔絕大多數比例。

 

現在我們將上邊的程式碼改造一下：

public class Main {
    private static SysUser sysUser = new SysUser();
    public static void main(String[] args) {
        while (true){
            load();
        }
    }

    public static void load(){
        sysUser.setAvatar("1");
    }
}

其實就是把區域性變數sysUser變成了靜態變數，這樣修改後，sysUser不在作為區域性變數儲存在棧中，而是和class類檔案一起儲存在方法區中，這樣SysUser物件例項就會一直被這個靜態變數引用，所以不會被垃圾回收，一直儲存在堆記憶體中。如下圖：

 

 

分代模型

接下來我們進入核心內容，就是jvm的分代模型了。

上文中我們發現，根據我們的編碼方式的不同，採用不同的方式建立和使用物件，物件的存活時間是不同的。

所以jvm將記憶體區分為兩個區域：年輕代和老年代。

年輕代就是我們的第一種區域性變數的示例，建立和使用完畢後會被垃圾回收掉。

老年代就是第二種靜態變數的示例，建立後需要長期在堆記憶體中存活。

相信到這裡大家就應該理解了什麼樣的物件是短期存活的物件，什麼樣的物件是長期存活的物件，那麼它們是如何分別存在年輕代和老年代中的呢？為什麼要這麼區分呢？

其實這與垃圾回收機制是密不可分的。

對於年輕代裡的物件，他們的特點是建立後很快就會被回收，而對於老年代裡的物件，他們的特點是需要長期存活，所以這兩種物件是不能用一種垃圾回收演算法進行回收的，所以需要區分成兩個。

對於長期存在的靜態變數sysUser，其實剛開始的時候也是在年輕代的，那它是什麼時候進入老年代的呢？我們下文會講解這個問題。

那永久代又是什麼呢？其實永久代就是我們說的jvm的方法區，用於存放一下類資訊的，這部分之後的文章涉及到會詳解，現在理解到這就可以了。

 

新生代的垃圾回收

前文我們瞭解了，當load方法執行完畢出棧後，裡面的區域性變數sysUser就沒了，堆記憶體中的SysUser物件就沒有引用了，所以會被垃圾回收掉。

那麼問題來了，是沒有引用後就會立即發生垃圾回收，回收掉沒有被引用的物件例項嗎？

其實不是這樣的，垃圾回收是有觸發條件的。

有一個比較常見的場景是這樣的，假設我們的程式碼中建立了大量的物件，導致堆記憶體中囤積了大量的物件，然後這些物件現在都沒有人引用了。

這個時候，如果新生代預先分配的記憶體空間被佔滿了，那麼我們的程式碼此時要新建立一個物件的時候，發現新生代空間滿了，怎麼辦？

這個時候就會觸發一次新生代的垃圾回收，也稱為“Minor GC”或"Young GC"，它會嘗試把新生代中沒有人引用的物件給回收掉，釋放空間。

下圖表達了這一過程：

 

 

長期存活的物件什麼時候進入老年代

接下來我們談論一個話題，靜態變數引用的長期存活的物件是什麼時候進入老年代的。

上文我們瞭解到，新生代的物件會經歷一次次的垃圾回收，而被靜態變數引用的物件因為一直被引用，所以一直不會被回收，所以此時jvm就有了一條規定。

如果新生代中的物件，在經歷了15次垃圾回收後，依然堅挺的存活著，那就證明它是個"老年人"了，然後它會被轉移到老年代中。

老年代就是存放這些年齡比較大的物件的。

那麼老年代中的物件會被垃圾回收嗎？

答案是肯定的，因為老年代裡的物件隨著程式碼的執行，也是可以不再被任何人引用的，就需要垃圾回收了。

或者說，隨著越來越多的物件進入老年代，老年代的記憶體也會被佔滿，所以一定是要對老年代進行垃圾回收的。

我們暫時不用考慮具體是怎麼回收的，這個內容在之後的文章中我們會有詳細的解析。

 

總結

今天就給大家準備了這麼多內容，可能有些小夥伴覺得還沒看夠，這些內容都比較簡單，我已經會了，有沒有更深入的東西呢？

別急，學習是循序漸進的事情，王子是想要用最簡單的大白話來和小夥伴們一起討論jvm的原理的，同時也想找一些案例來和大家一起探討，印象會更深刻。

所以今天小夥伴們瞭解到這裡就可以了，讓我們在後續的文章中不見不散，深入討論些更深層的內容吧。

 

 

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大白話談JVM的類載入機制

JVM記憶體模型不再是祕密

 

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