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阶段性复习：JVM运行原理和GC原理你真的搞懂了吗？
1、阶段性复习
最近三天会进行一个阶段性的复习，因为我们已经把完整的JVM运行原理、GC原理以及GC优化的原理，还有线上发生GC问题的各种优化案例，都给大家完整的分析完了，所以到这里务必停一停脚步，整理一下学习过的知识脉络，让大家进行一点复习。反复的复习，才能让大家真正吃透和消化掉这些知识。
这几篇文章我们不会把之前文章的东西大幅度的整理出来，主要是给大家提点一些思路，给你一些引导，希望每个人看到这里的时候，都停一停脚步，顺着我们带出来的思路，把过往学习过的知识，自己整理一下。
2、JVM和GC的运行原理，你都能搞懂了吗？
对于JVM的学习，首先大家务必要搞清楚一点，JVM是如何运行起来的。
相信大家认真看过之前文章的，应该都清楚一点，JVM的内存区域划分，最核心的就是这么几块了：年轻代、老年代、Metaspace（也就是以前的永久代）。
其中年轻代又分成了Eden和2个Survivor，默认比例是8：1：1，如下图。
036-JVM运行原理和GC原理
接着我们来思考一下，我们写好的系统会不停的运行，运行的时候是不是就会不停的在年轻代的Eden区域中创建各种对象？
如下图所示。
036-JVM运行原理和GC原理
而且一般创建对象都是在各种方法里执行的，一旦方法运行完毕，方法局部变量引用的那些对象就会成为Eden区里的垃圾对象，就是可以被回收的状态，大家务必要清楚这个过程
如下图。
036-JVM运行原理和GC原理
接着随着Eden区不断的创建对象，就会逐步的塞满，当然这个时候可能塞满Eden区的对象里大多数都是垃圾对象。一旦Eden区塞满之后，就会触发一次Young GC。
Young GC会采用复制算法，从GC Roots（方法的局部变量、类的静态变量）开始追踪，标记出来存活的对象。
然后把存活对象都放入第一个Survivor区域中，也就是S0区域，如下图所示。
036-JVM运行原理和GC原理
接着垃圾回收器就会直接回收掉Eden区里剩余的全部垃圾对象，在整个这个垃圾回收的过程中全程会进入Stop the Wold状态，也就是暂停系统工作线程，系统代码全部停止运行，不允许创建新的对象
只有这样，才能让垃圾回收器专心工作，找出来存活对象，回收掉垃圾对象，如下图所示。
036-JVM运行原理和GC原理
一旦垃圾回收全部完毕之后，也就是存活对象都进入了Survivor区域，然后Eden区都清空了，那么Young GC执行完毕，此时系统恢复工作，继续在Eden区里创建对象，如下图所示。
036-JVM运行原理和GC原理
下一次如果Eden区满了，就会再次触发Young GC，把Eden区和S0区里的存活对象转移到S1区里去，然后直接清空掉Eden区和S0区中的垃圾对象
当然这个过程中系统是禁止运行的，处于Stop the World状态，如下图所示。
036-JVM运行原理和GC原理
负责Young GC的垃圾回收器有很多种，但是常用的就是ParNew垃圾回收器，他的核心执行原理就如上所述，只不过他运行的时候是基于多线程并发执行垃圾回收的，大家只要记得这点就可以。
这就是最基本的JVM和GC的运行原理，大家都搞懂了吗？
3、对象什么时候进入老年代？
但是大家觉得光是一块年轻代和Young GC配合起来，就足够JVM来使用了吗？
No！
实际JVM运行过程中，有很多意外的情况会发生的，会导致对象进入老年代区域中，如下所述几种情况，反复给大家总结过，务必要记得很清晰：
- 一个对象在年轻代里躲过15次垃圾回收，年龄太大了，寿终正寝，进入老年代
- 对象太大了，超过了一定的阈值，直接进入老年代，不走年轻代
- 一次Young GC过后存活对象太多了，导致Survivor区域放不下了，这批对象会进入老年代
- 可能几次Young GC过后，Surviovr区域中的对象占用了超过50%的内存，此时会判断如果年龄1+年龄2+年龄N的对象总和超过了Survivor区域的50%，此时年龄N以及之上的对象都进入老年代，这是动态年龄判定规则
上面4个条件就是最常见的对象进入老年代的情况，那种长期存活的躲过15次Young GC的对象毕竟是少数的，大对象一般在特殊情况下会有，对于那种加载大量数据长时间处理以及高并发的场景，很容易导致Young GC后存活对象过多的。
所以对于这些情况，都会导致对象进入老年代中，老年代对象可能会越来越多，如下图所示。
036-JVM运行原理和GC原理
4、老年代的GC是如何触发的？
一旦老年代对象过多，就可能会触发Full GC，Full GC必然会带着Old GC，也就是针对老年代的GC
而且一般会跟着一次Young GC，也会触发永久代的GC。
大家还记得Full GC触发的几个条件吗？
- 老年代自身可以设置一个阈值，有一个JVM参数可以控制，一旦老年代内存使用达到这个阈值，就会触发Full GC，一般建议调节大一些，比如92%
- 在执行Young GC之前，如果判断发现老年代可用空间小于了历次Young GC后升入老年代的平均对象大小的话，那么就会在Young GC之前触发Full GC，先回收掉老年代一批对象，然后再执行Young GC。
- 如果Young GC过后的存活对象太多，Survivor区域放不下，就要放入老年代，要是此时老年代也放不下，就会触发Full GC，回收老年代一批对象，再把这些年轻代的存活对象放入老年代中
触发Full GC几个比较核心的条件就是这几个，总结起来，其实就是老年代一旦快要搞满了，空间不够了，必然要垃圾回收一次。
老年代的垃圾回收通常建议走CMS垃圾回收器，回收机制比较复杂，此处建议大家自行复兴和总结一下
总之，Old GC的速度是很慢的，少则几百毫秒，多则几秒。所以一旦Full GC很频繁，就会导致系统性能很差，因为频繁要停止系统工作线程，导致系统看起来一直有卡顿的现象。
而且频繁Full GC还会导致机器CPU负载过高，导致机器性能下降，处理请求能力降低。
所以优化JVM的核心就是减少Full GC的频率。
5、正常情况下的系统
正常情况下的系统，会有一定频率的Young GC，一般在几分钟一次Young GC，或者几十分钟一次Young GC，一次耗时在几毫秒到几十毫秒的样子，都是正常的。
正常的Full GC频率在几十分钟一次，或者几个小时一次，这个范围内都是正常的，一次耗时应该在几百毫秒的样子。
