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Java內存分配機制
這裏所說的內存分配，主要指的是在堆上的分配，一般的，對象的內存分配都是在堆上進行，但現代技術也支持將對象拆成標量類型（標量類型即原子類型，表示單個值，可以是基本類型或String等），然後在棧上分配，在棧上分配的很少見，我們這裏不考慮。
Java內存分配和回收的機制概括的說，就是：分代分配，分代回收。對象將根據存活的時間被分爲：年輕代（Young Generation）、年老代（Old Generation）、永久代（Permanent Generation，也就是方法區）。如下圖（來源於《成爲JavaGC專家part I》，http://www.importnew.com/1993.html）：
年輕代（Young Generation）：對象被創建時，內存的分配首先發生在年輕代（大對象可以直接被創建在年老代），大部分的對象在創建後很快就不再使用，因此很快變得不可達，於是被年輕代的GC機制清理掉（IBM的研究表明，98%的對象都是很快消亡的），這個GC機制被稱爲Minor GC或叫Young GC。注意，Minor GC並不代表年輕代內存不足，它事實上只表示在Eden區上的GC。
年輕代上的內存分配是這樣的，年輕代可以分爲3個區域：Eden區（伊甸園，亞當和夏娃偷喫禁果生娃娃的地方，用來表示內存首次分配的區域，再貼切不過）和兩個存活區（Survivor 0 、Survivor 1）。內存分配過程爲（來源於《成爲JavaGC專家part I》，http://www.importnew.com/1993.html）：
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絕大多數剛創建的對象會被分配在Eden區，其中的大多數對象很快就會消亡。Eden區是連續的內存空間，因此在其上分配內存極快；
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最初一次，當Eden區滿的時候，執行Minor GC，將消亡的對象清理掉，並將剩餘的對象複製到一個存活區Survivor0（此時，Survivor1是空白的，兩個Survivor總有一個是空白的）；
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下次Eden區滿了，再執行一次Minor GC，將消亡的對象清理掉，將存活的對象複製到Survivor1中，然後清空Eden區；
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將Survivor0中消亡的對象清理掉，將其中可以晉級的對象晉級到Old區，將存活的對象也複製到Survivor1區，然後清空Survivor0區；
- 當兩個存活區切換了幾次（HotSpot虛擬機默認15次，用-XX:MaxTenuringThreshold控制，大於該值進入老年代，但這只是個最大值，並不代表一定是這個值）之後，仍然存活的對象（其實只有一小部分，比如，我們自己定義的對象），將被複制到老年代。
從上面的過程可以看出，Eden區是連續的空間，且Survivor總有一個爲空。經過一次GC和複製，一個Survivor中保存着當前還活着的對象，而Eden區和另一個Survivor區的內容都不再需要了，可以直接清空，到下一次GC時，兩個Survivor的角色再互換。因此，這種方式分配內存和清理內存的效率都極高，這種垃圾回收的方式就是著名的“停止-複製（Stop-and-copy）”清理法（將Eden區和一個Survivor中仍然存活的對象拷貝到另一個Survivor中），這不代表着停止複製清理法很高效，其實，它也只在這種情況下高效，如果在老年代採用停止複製，則挺悲劇的。
在Eden區，HotSpot虛擬機使用了兩種技術來加快內存分配。分別是bump-the-pointer和TLAB（Thread-Local Allocation Buffers），這兩種技術的做法分別是：由於Eden區是連續的，因此bump-the-pointer技術的核心就是跟蹤最後創建的一個對象，在對象創建時，只需要檢查最後一個對象後面是否有足夠的內存即可，從而大大加快內存分配速度；而對於TLAB技術是對於多線程而言的，將Eden區分爲若干段，每個線程使用獨立的一段，避免相互影響。TLAB結合bump-the-pointer技術，將保證每個線程都使用Eden區的一段，並快速的分配內存。
年老代（Old Generation）：對象如果在年輕代存活了足夠長的時間而沒有被清理掉（即在幾次Young GC後存活了下來），則會被複制到年老代，年老代的空間一般比年輕代大，能存放更多的對象，在年老代上發生的GC次數也比年輕代少。當年老代內存不足時，將執行Major GC，也叫 Full GC。
如果對象比較大（比如長字符串或大數組），Young空間不足，則大對象會直接分配到老年代上（大對象可能觸發提前GC，應少用，更應避免使用短命的大對象）。用-XX:PretenureSizeThreshold來控制直接升入老年代的對象大小，大於這個值的對象會直接分配在老年代上。
可能存在年老代對象引用新生代對象的情況，如果需要執行Young GC，則可能需要查詢整個老年代以確定是否可以清理回收，這顯然是低效的。解決的方法是，年老代中維護一個512 byte的塊——”card table“，所有老年代對象引用新生代對象的記錄都記錄在這裏。Young GC時，只要查這裏即可，不用再去查全部老年代，因此性能大大提高。
GC機制的基本算法是：分代收集，這個不用贅述。下面闡述每個分代的收集方法。
年輕代：
事實上，在上一節，已經介紹了新生代的主要垃圾回收方法，在新生代中，使用“停止-複製”算法進行清理，將新生代內存分爲2部分，1部分 Eden區較大，1部分Survivor比較小，並被劃分爲兩個等量的部分。每次進行清理時，將Eden區和一個Survivor中仍然存活的對象拷貝到 另一個Survivor中，然後清理掉Eden和剛纔的Survivor。
這裏也可以發現，停止複製算法中，用來複制的兩部分並不總是相等的（傳統的停止複製算法兩部分內存相等，但新生代中使用1個大的Eden區和2個小的Survivor區來避免這個問題）
由於絕大部分的對象都是短命的，甚至存活不到Survivor中，所以，Eden區與Survivor的比例較大，HotSpot默認是 8:1，即分別佔新生代的80%，10%，10%。如果一次回收中，Survivor+Eden中存活下來的內存超過了10%，則需要將一部分對象分配到 老年代。用-XX:SurvivorRatio參數來配置Eden區域Survivor區的容量比值，默認是8，代表Eden：Survivor1：Survivor2=8:1:1.
老年代：
方法區（永久代）：
永久代的回收有兩種：常量池中的常量，無用的類信息，常量的回收很簡單，沒有引用了就可以被回收。對於無用的類進行回收，必須保證3點：
- 類的所有實例都已經被回收
- 加載類的ClassLoader已經被回收
- 類對象的Class對象沒有被引用（即沒有通過反射引用該類的地方）