JVM内存模型和GC调优

JVM内存模型是Java程序运行的基础，理解内存模型对于性能调优至关重要。

核心问题

JVM内存区域划分

1. 堆（Heap）：存储对象实例

   • 新生代（Young Generation）
     • Eden区
     • Survivor区（S0、S1）
   • 老年代（Old Generation）

2. 方法区（Method Area）：存储类信息、常量、静态变量

   • JDK 1.8后改为元空间（Metaspace）

3. 虚拟机栈（VM Stack）：存储局部变量、方法参数

4. 程序计数器（PC Register）：记录当前执行的字节码指令地址

5. 本地方法栈（Native Method Stack）：为Native方法服务

垃圾回收算法

1. 标记-清除（Mark-Sweep）

   • 标记需要回收的对象
   • 清除被标记的对象
   • 缺点：产生内存碎片

2. 标记-复制（Mark-Copy）

   • 将存活对象复制到另一块内存
   • 适用于新生代
   • 缺点：内存利用率低

3. 标记-整理（Mark-Compact）

   • 标记存活对象
   • 整理内存，消除碎片
   • 适用于老年代

垃圾收集器

• Serial GC：单线程，适合小应用
• Parallel GC：多线程，适合吞吐量优先
• CMS GC：并发标记清除，减少停顿时间
• G1 GC：分代收集，可预测停顿时间
• ZGC：低延迟，适合大堆内存

GC调优参数

# 堆内存设置
-Xms2g          # 初始堆大小
-Xmx4g          # 最大堆大小
-Xmn1g          # 新生代大小

# GC收集器选择
-XX:+UseG1GC    # 使用G1收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC  # 使用CMS收集器

# GC日志
-XX:+PrintGCDetails
-Xloggc:gc.log

常见面试题

1. 如何排查内存泄漏？

   • 使用jmap导出堆转储
   • 使用MAT分析内存
   • 检查未关闭的资源

2. 如何优化GC性能？

   • 合理设置堆大小
   • 选择合适的收集器
   • 调整新生代和老年代比例

3. Full GC和Minor GC的区别？

   • Minor GC：只回收新生代
   • Full GC：回收整个堆，停顿时间长