1、堆内存（Heap Memory）和非堆内存(Non-heap Memory)

　　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，堆内存（Heap Memory）是在 Java 虚拟机启动时创建，是Java代码可及的内存，留给开发人员使用的；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，可以由 -XX:MinHeapFreeRatio 指定；默认空余堆内存大于70%时，JVM 会减少堆直到-Xms的最小限制，可以由 -XX:MaxHeapFreeRatio 指定。

　　非堆内存(Non-heap Memory)是在JVM堆之外的内存，非堆是JVM留给自己用的，包含方法区、JVM内部处理或优化所需的内存（如 JITCompiler，Just-in-time Compiler，即时编译后的代码缓存）、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。

2、Java对象的状态

GC采用有向图的方式记录和管理堆（heap）中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是"可达的"，哪些对象是"可恢复的"，哪些对象是"不可达的"。当一个对象存在一个以上引用的时候，该对象为“可达状态”；当一个对象不存在任何引用的时候，该对象为”可恢复状态“；当对象调用finalize（）方法后仍然不存在任何引用，该对象则为”不可达状态“，当GC确定一些对象为"不可达"时，GC就会回收这些内存空间。

3、Java内存分配

　　a) JVM 会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域

　　b) 当Eden空间足够时，内存申请结束；否则到下一步

　　c) JVM 试图释放在Eden中所有不活跃的对象（这属于1或更高级的垃圾回收）,释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区

　　d) Survivor区被用来作为Eden及OLD的中间交换区域，当OLD区空间足够时，Survivor区的对象会被移到Old区，否则会被保留在Survivor区

　　e) 当OLD区空间不够时，JVM 会在OLD区进行完全的垃圾收集（0级）

　　f) 完全垃圾收集后，若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域，则出现”out of memory”错误

4、Java分代GC

　　Java应用程序分配的内存均来自堆内存（Heap Memory）。如上图，堆内存被划分为三代，分别为Young，Old，Perm。

　　a) 在Young Generation中，有一个叫Eden Space的空间，主要是用来存放新生的对象，还有两个Survivor Spaces（from、to），它们的大小总是一样，它们用来存放每次垃圾回收后存活下来的对象。其垃圾回收一般用Copying的算法，速度快。每次GC的时候，存活下来的对象首先由Eden拷贝到某个SurvivorSpace，当Survivor Space空间满了后，剩下的live对象就被直接拷贝到OldGeneration中去。因此，每次GC后，Eden内存块会被清空。

　　b) 在Old Generation中，主要存放应用程序中生命周期长的内存对象。其垃圾回收一般用mark-compact的算法，速度慢些，但减少内存要求。

　　c) 垃圾回收分多级，0级为全部(Full)的垃圾回收，会回收OLD段中的垃圾；1级或以上为部分垃圾回收，只会回收Young中的垃圾；”out of memory“通常发生于OLD段或Perm段垃圾回收后，仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况。

　　d) 造成Full GC的原因。New了很多对象,没有即时主动释放 -> Eden内存不够用 -> 不断把对象往Old迁移 -> Old满了 -> Full GC

5、增量式GC

　　增量式GC（Incremental GC），是GC在JVM中通常是由一个或一组进程来实现的，它本身也和用户程序一样占用heap空间，运行时也占用CPU。当GC进程运行时，应用程序停止运行。因此，当GC运行时间较长时，用户能够感到Java程序的停顿，另外一方面，如果GC运行时间太短，则可能对象回收率太低，这意味着还有很多应该回收的对象没有被回收，仍然占用大量内存。因此，在设计GC的时候，就必须在停顿时间和回收率之间进行权衡。一个好的GC实现允许用户定义自己所需要的设置，例如有些内存有限的设备，对内存的使用量非常敏感，希望GC能够准确的回收内存，它并不在意程序速度的快慢。另外一些实时网络游戏，就不能够允许程序有长时间的中断。

　　增量式GC就是通过一定的回收算法，把一个长时间的中断，划分为很多个小的中断，通过这种方式减少GC对用户程序的影响。虽然，增量式GC在整体性能上可能不如普通GC的效率高，但是它能够减少程序的最长停顿时间。

　　Sun JDK提供的HotSpot JVM就能支持增量式GC。HotSpot JVM缺省GC方式为不使用增量GC，为了启动增量GC，我们必须在运行Java程序时增加-Xincgc的参数。

　　HotSpot JVM增量式GC的实现是采用Train GC算法，它的基本想法就是：将堆中的所有对象按照创建和使用情况进行分组（分层），将使用频繁高和具有相关性的对象放在一队中，随着程序的运行，不断对组进行调整。当GC运行时，它总是先回收最老的（最近很少访问的）的对象，如果整组都为可回收对象，GC将整组回收。这样，每次GC运行只回收一定比例的不可达对象，保证程序的顺畅运行。

6、关于对象的finalize方法

　　finalize方法是Object对象中定义的。在一个对象所占用的内存被回收之前，如果它实现了finalize方法，则该方法一定会被调用。同时，该方法抛出的未捕获异常只会导致该对象的finalize执行退出。关于finalize方法的使用建议：

　　　　a) 最重要的，尽量不要用finalize，太复杂了，还是让系统照管比较好。可以定义其它的方法来释放非内存资源。 
　　　　b) 如果用，尽量简单。 
　　　　c) 如果用，避免对象再生，这个是自己给自己找麻烦。 
　　　　d) 可以用来保护非内存资源被释放。即使我们定义了其它的方法来释放非内存资源，但是其它人未必会调用该方法来释放。在finalize里面可以检查一下，如果没有释放就释放好了，晚释放总比不释放好。 
　　　　e) 即使对象的finalize已经运行了，不能保证该对象被销毁。要实现一些保证对象彻底被销毁时的动作，只能依赖于java.lang.ref里面的类和GC交互了。 

　　　　f)在finalize运行完成之后，该对象可能变成可达的，GC还要再检查一次该对象是否是可达的，因此使用 finalize会降低GC的运行性能。

　　　　g)由于GC调用finalize的时间是不确定的，因此如果通过这种方式释放资源也是不确定的。

7、GC的程序交互

　　Java 2 平台引入了 java.lang.ref 包，其中包括的类可以让您引用对象，而不将它们留在内存中。这些类还提供了与垃圾收集器（garbage collector）之间有限的交互。

　　　　a) StrongReference是那种你通常建立的reference，这个reference就是强可及的,这个不会被垃圾回收器自动回收。

　　　　b) SoftReference也类似于可有可无的东西。如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。

　　　　d)  WeakReference类似于可有可无的东西。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。

　　　　e) PhantomReference为"虚引用"，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收，也就是说其get方法任何时间都会返回null。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。其必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用，这是与弱引用和软引用最大的不同。 

8、优化建议

　　　　a) 要是对象被监听，必须先移除监听器在设置为null

　　　　b) 尽早将不用的对象设置为null

　　　　c) 缓存经常使用的对象

　　　　d) 使用reference交互

　　　　e) 尽早释放无用对象的引用。好的办法是使用临时变量的时候，让引用变量在退出活动域后，自动设置为null，暗示垃圾收集器来收集该对象，防止发生内存泄露。对于仍然有指针指向的实例，jvm就不会回收该资源,因为垃圾回收会将值为null的对象作为垃圾，提高GC回收机制效率；

　　　　e) 我们的程序里不可避免大量使用字符串处理，避免使用String，应大量使用StringBuffer，每一个String对象都得独立占用内存一块区域；

　　　　g) 尽量少用静态变量，因为静态变量是全局的，GC不会回收的； 

　　　　h) 避免集中创建对象尤其是大对象，JVM会突然需要大量内存，这时必然会触发GC优化系统内存环境；显示的声明数组空间，而且申请数量还极大。 

　　　　i) 尽量运用对象池技术以提高系统性能；生命周期长的对象拥有生命周期短的对象时容易引发内存泄漏，例如大集合对象拥有大数据量的业务对象的时候，可以考虑分块进行处理。

Java内存管理简析