JVM详解 和 7种垃圾回收器的使用（附带内存调优实战）
目录
一、JVM内存监控工具
1、jconsole
2、jvisualvm
二、jvm内存模型
Java虚拟机运行时数据区域被分为五个区域：
堆(Heap)、栈(Stack)、本地方法栈(Native Stack)、方法区(Method Area)、程序计数器(Program Count Register)
1.堆（Heap）
对于大多数应用来说，Java Heap是Java虚拟机管理的内存的最大一块，这块区域随着虚拟机的启动而创建。在实际的运用中，我们创建的对象和数组就是存放在堆里面。如果你听说线程安全的问题，就会很明确的知道Java Heap是一块共享的区域，操作共享区域的成员就有了锁和同步。
与Java Heap相关的还有Java的垃圾回收机制（GC）,Java Heap是垃圾回收器管理的主要区域。程序猿所熟悉的新生代、老生代、永久代的概念就是在堆里面，现在大多数的GC基本都采用了分代收集算法。如果再细致一点，Java Heap还有Eden空间，From Survivor空间,To Survivor空间等。
Java Heap可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。
2.栈（Stack）
相对于Java Heap来讲，Java Stack是线程私有的，她的生命周期与线程相同。Java Stack描述的是Java方法执行时的内存模型，每个方法执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用语存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。从下图从可以看到，每个线程在执行一个方法时，都意味着有一个栈帧在当前线程对应的栈帧中入栈和出栈。
3.本地方法栈（Native Stack）
本地方法栈（Native Stack）与Java虚拟机站（Java Stack）所发挥的作用非常相似，他们之间的区别在于虚拟机栈为虚拟机栈执行java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为使用到Native方法服务。
4.方法区（Method Area）
方法区（Method Area）与堆（Java Heap）一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器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，但是她却有一个别名叫做非堆（Non-Heap）。分析下Java虚拟机规范，之所以把方法区描述为堆的一个逻辑部分，应该觉得她们都是存储数据的角度出发的。一个存储对象数据（堆），一个存储静态信息(方法区)。
在上文中，我们看到堆中有新生代、老生代、永久代的描述。为什么我们将新生代、老生代、永久代三个概念一起说，那是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把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。这样HotSpot的垃圾收集器就能像管理Java堆一样管理这部分内存。简单点说就是HotSpot虚拟机中内存模型的分代，其中新生代和老生代在堆中，永久代使用方法区实现。根据官方发布的路线图信息，现在也有放弃永久代并逐步采用Native Memory来实现方法区的规划，在JDK1.7的HotSpot中，已经把原本放在永久代的字符串常量池移出。
5.总结
1.线程私有的数据区域有：
Java虚拟机栈（Java Stack）
本地方法栈（Native Stack）
2.线程共有的数据区域有：
堆（Java Heap）
方法区
三、GC算法有哪些？
- 标记-清除算法（Mark-Sweep）
1、标记出所有需要回收的对象
2、在标记完成后统一回收所有被标记的对象
缺点：一个是效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；
另一个是空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中需要分配较大对象时，无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作
- 复制算法（Copying）
1、将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。
2、当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。
优点：这样使得每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配时也就不用考虑内存碎片等
复杂情况，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为了原来的一半，未免太高了一点。
缺点：复制收集算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率将会变低
- 标记-整理算法（Mark-Compact）
1、标记
2、让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存
- 分代收集算法（jdk8开始去掉永久代）
1、根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。
2、一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。
3、在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。
4、老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记—清理”或者“标记—整理”算法来进行回收。
四、垃圾回收器有哪些？
1、回收器组合模型
2、新生代回收器
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Serial
采用复制算法，GC时发生stop-the-world，使用单个GC线程。
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ParNew
采用复制算法，GC时发生stop-the-world，使用多个GC线程
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Parallel Scavenge
采用复制算法，GC时发生stop-the-world，使用多个GC线程。 吞吐量优先收集器
ParNew 与 Parallel Scavenge的一个主要区别是，ParNew可以与CMS进行搭配使用
3、老年代回收器
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Serial Old
采用标记整理算法，GC时发生stop-the-world，使用单个GC线程。
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Parallel Old
采用标记整理算法，GC时发生stop-the-world，使用多个GC线程。
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CMS
CMS采用标记清理算法，是一个以低暂停时间为目标的垃圾收集器。GC时大部分时间并发执行，其中初始化标记和重新标记两个阶段仍然会发生stop-the-world，其余阶段都是并发执行。
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G1与CMS对比有一下不同： （面试重点）
区别一： 使用范围不一样
CMS收集器是老年代的收集器，可以配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用
G1收集器收集范围是老年代和新生代。不需要结合其他收集器使用
区别二： 停顿时间可控
CMS收集器以最小的停顿时间为目标的收集器，但是停顿时间不可预测，有可能会很长
G1收集器可预测垃圾回收的停顿时间（建立可预测的停顿时间模型）
区别三： 算法
CMS收集器是使用“标记-清除”算法进行的垃圾回收，容易产生内存碎片
G1收集器使用的是“标记-整理”算法，进行了空间整合，降低了内存空间碎片。
区别四：并行与并发
G1能更充分的利用CPU，多核环境下的硬件优势来缩短stop the world的停顿时间。
五、实战
1、gc调优目标
1.将转移到老年代的对象数量降到最少
2.减少full gc的时间和次数
2、gc日志分析工具
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