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fc97755cac
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e610e0fb10
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@ -23,7 +23,7 @@
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# 一、运行时数据区域
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<div align="center"> <img src="../pics//c9ad2bf4-5580-4018-bce4-1b9a71804d9c.png" width="500"/> </div><br>
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<div align="center"> <img src="../pics//c9ad2bf4-5580-4018-bce4-1b9a71804d9c.png" width="400"/> </div><br>
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## 程序计数器
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@ -33,7 +33,7 @@
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每个 Java 方法在执行的同时会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、常量池引用等信息，从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在 Java 虚拟机栈中入栈和出栈的过程。
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<div align="center"> <img src="../pics//926c7438-c5e1-4b94-840a-dcb24ff1dafe.png" width=""/> </div><br>
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<div align="center"> <img src="../pics//926c7438-c5e1-4b94-840a-dcb24ff1dafe.png" width="450"/> </div><br>
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可以通过 -Xss 这个虚拟机参数来指定每个线程的 Java 虚拟机栈内存大小：
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@ -52,7 +52,9 @@ java -Xss=512M HackTheJava
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与 Java 虚拟机栈类似，它们之间的区别只不过是本地方法栈为本地方法服务。
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<div align="center"> <img src="../pics//JNIFigure1.gif" width="350"/> </div><br>
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本地方法一般是用其它语言（C、C++ 或汇编语言等）编写的, 并且被编译为基于本机硬件和操作系统的程序。
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<div align="center"> <img src="../pics//JNI-Java-Native-Interface.jpg" width="350"/> </div><br>
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## 堆
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@ -105,7 +107,9 @@ Class 文件中的常量池（编译器生成的各种字面量和符号引用
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# 二、垃圾收集
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程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈这三个区域属于线程私有的，只存在于线程的生命周期内，线程结束之后也会消失，因此不需要对这三个区域进行垃圾回收。垃圾回收主要是针对 Java 堆和方法区进行。
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垃圾回收主要是针对堆和方法区进行。
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程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈这三个区域属于线程私有的，只存在于线程的生命周期内，线程结束之后也会消失，因此不需要对这三个区域进行垃圾回收。
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## 判断一个对象是否存活
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@ -115,6 +119,8 @@ Class 文件中的常量池（编译器生成的各种字面量和符号引用
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两个对象出现循环引用的情况下，此时引用计数器永远不为 0，导致无法对它们进行回收。
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正因为循环引用的存在，因此 Java 虚拟机不使用引用计数算法。
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```java
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public class ReferenceCountingGC {
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public Object instance = null;
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@ -128,8 +134,6 @@ public class ReferenceCountingGC {
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}
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```
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正因为循环引用的存在，因此 Java 虚拟机不使用引用计数算法。
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### 2. 可达性分析算法
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通过 GC Roots 作为起始点进行搜索，能够到达到的对象都是存活的，不可达的对象可被回收。
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@ -151,7 +155,7 @@ Java 具有四种强度不同的引用类型。
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**（一）强引用**
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被强引用关联的对象不会被垃圾收集器回收。
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被强引用关联的对象不会被回收。
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使用 new 一个新对象的方式来创建强引用。
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@ -161,7 +165,7 @@ Object obj = new Object();
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**（二）软引用**
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被软引用关联的对象，只有在内存不够的情况下才会被回收。
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被软引用关联的对象只有在内存不够的情况下才会被回收。
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使用 SoftReference 类来创建软引用。
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@ -173,7 +177,7 @@ obj = null; // 使对象只被软引用关联
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**（三）弱引用**
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被弱引用关联的对象一定会被垃圾收集器回收，也就是说它只能存活到下一次垃圾收集。
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被弱引用关联的对象一定会被回收，也就是说它只能存活到下一次垃圾收集。
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使用 WeakReference 类来实现弱引用。
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@ -187,7 +191,7 @@ obj = null;
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又称为幽灵引用或者幻影引用。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用取得一个对象实例。
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为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。
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为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被回收时收到一个系统通知。
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使用 PhantomReference 来实现虚引用。
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@ -199,20 +203,20 @@ obj = null;
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### 4. 方法区的回收
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因为方法区主要存放永久代对象，而永久代对象的回收率比新生代差很多，因此在方法区上进行回收性价比不高。
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因为方法区主要存放永久代对象，而永久代对象的回收率比新生代低很多，因此在方法区上进行回收性价比不高。
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主要是对常量池的回收和对类的卸载。
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在大量使用反射、动态代理、CGLib 等 ByteCode 框架、动态生成 JSP 以及 OSGi 这类频繁自定义 ClassLoader 的场景都需要虚拟机具备类卸载功能，以保证不会出现内存溢出。
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类的卸载条件很多，需要满足以下三个条件，并且满足了也不一定会被卸载：
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- 该类所有的实例都已经被回收，也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例。
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- 该类所有的实例都已经被回收，也就是堆中不存在该类的任何实例。
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- 加载该类的 ClassLoader 已经被回收。
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- 该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，也就无法在任何地方通过反射访问该类方法。
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- 该类对应的 Class 对象没有在任何地方被引用，也就无法在任何地方通过反射访问该类方法。
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可以通过 -Xnoclassgc 参数来控制是否对类进行卸载。
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在大量使用反射、动态代理、CGLib 等 ByteCode 框架、动态生成 JSP 以及 OSGi 这类频繁自定义 ClassLoader 的场景都需要虚拟机具备类卸载功能，以保证不会出现内存溢出。
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### 5. finalize()
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finalize() 类似 C++ 的析构函数，用来做关闭外部资源等工作。但是 try-finally 等方式可以做的更好，并且该方法运行代价高昂，不确定性大，无法保证各个对象的调用顺序，因此最好不要使用。
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@ -246,16 +250,18 @@ finalize() 类似 C++ 的析构函数，用来做关闭外部资源等工作。
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主要不足是只使用了内存的一半。
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现在的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代，但是并不是将内存划分为大小相等的两块，而是分为一块较大的 Eden 空间和两块较小的 Survivor 空间，每次使用 Eden 空间和其中一块 Survivor。在回收时，将 Eden 和 Survivor 中还存活着的对象一次性复制到另一块 Survivor 空间上，最后清理 Eden 和使用过的那一块 Survivor。HotSpot 虚拟机的 Eden 和 Survivor 的大小比例默认为 8:1，保证了内存的利用率达到 90%。如果每次回收有多于 10% 的对象存活，那么一块 Survivor 空间就不够用了，此时需要依赖于老年代进行分配担保，也就是借用老年代的空间存储放不下的对象。
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现在的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代，但是并不是将新生代划分为大小相等的两块，而是分为一块较大的 Eden 空间和两块较小的 Survivor 空间，每次使用 Eden 空间和其中一块 Survivor。在回收时，将 Eden 和 Survivor 中还存活着的对象一次性复制到另一块 Survivor 空间上，最后清理 Eden 和使用过的那一块 Survivor。
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HotSpot 虚拟机的 Eden 和 Survivor 的大小比例默认为 8:1，保证了内存的利用率达到 90%。如果每次回收有多于 10% 的对象存活，那么一块 Survivor 空间就不够用了，此时需要依赖于老年代进行分配担保，也就是借用老年代的空间存储放不下的对象。
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### 4. 分代收集
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现在的商业虚拟机采用分代收集算法，它根据对象存活周期将内存划分为几块，不同块采用适当的收集算法。
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一般将 Java 堆分为新生代和老年代。
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一般将堆分为新生代和老年代。
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- 新生代使用：复制算法
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- 老年代使用：标记 - 清理 或者 标记 - 整理 算法
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- 老年代使用：标记 - 清除 或者 标记 - 整理 算法
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## 垃圾收集器
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@ -263,8 +269,8 @@ finalize() 类似 C++ 的析构函数，用来做关闭外部资源等工作。
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以上是 HotSpot 虚拟机中的 7 个垃圾收集器，连线表示垃圾收集器可以配合使用。
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- 单线程与并行（多线程）：单线程指的是垃圾收集器只使用一个线程进行收集，而并行使用多个线程。
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- 串行与并发：串行指的是垃圾收集器与用户程序交替执行，这意味着在执行垃圾收集的时候需要停顿用户程序；并发指的是垃圾收集器和用户程序同时执行。除了 CMS 和 G1 之外，其它垃圾收集器都是以串行的方式执行。
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- 单线程与多线程：单线程指的是垃圾收集器只使用一个线程进行收集，而多线程使用多个线程；
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- 串行与并行：串行指的是垃圾收集器与用户程序交替执行，这意味着在执行垃圾收集的时候需要停顿用户程序；并形指的是垃圾收集器和用户程序同时执行。除了 CMS 和 G1 之外，其它垃圾收集器都是以串行的方式执行。
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### 1. Serial 收集器
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@ -290,15 +296,15 @@ Serial 翻译为串行，也就是说它以串行的方式执行。
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### 3. Parallel Scavenge 收集器
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与 ParNew 一样是并行的多线程收集器。
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与 ParNew 一样是多线程收集器。
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其它收集器关注点是尽可能缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而它的目标是达到一个可控制的吞吐量，它被称为“吞吐量优先”收集器。这里的吞吐量指 CPU 用于运行用户代码的时间占总时间的比值。
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停顿时间越短就越适合需要与用户交互的程序，良好的响应速度能提升用户体验。而高吞吐量则可以高效率地利用 CPU 时间，尽快完成程序的运算任务，主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。
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提供了两个参数用于精确控制吞吐量，分别是控制最大垃圾收集停顿时间 -XX:MaxGCPauseMillis 参数以及直接设置吞吐量大小的 -XX:GCTimeRatio 参数（值为大于 0 且小于 100 的整数）。缩短停顿时间是以牺牲吞吐量和新生代空间来换取的：新生代空间变小，垃圾回收变得频繁，导致吞吐量下降。
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缩短停顿时间是以牺牲吞吐量和新生代空间来换取的：新生代空间变小，垃圾回收变得频繁，导致吞吐量下降。
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还提供了一个参数 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy，这是一个开关参数，打开参数后，就不需要手工指定新生代的大小（-Xmn）、Eden 和 Survivor 区的比例（-XX:SurvivorRatio）、晋升老年代对象年龄（-XX:PretenureSizeThreshold）等细节参数了，虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调整这些参数以提供最合适的停顿时间或者最大的吞吐量，这种方式称为 GC 自适应的调节策略（GC Ergonomics）。
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可以通过一个开关参数打卡 GC 自适应的调节策略（GC Ergonomics），就不需要手工指定新生代的大小（-Xmn）、Eden 和 Survivor 区的比例、晋升老年代对象年龄等细节参数了。虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调整这些参数以提供最合适的停顿时间或者最大的吞吐量，这种方式称为 。
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### 4. Serial Old 收集器
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@ -323,8 +329,6 @@ Serial 翻译为串行，也就是说它以串行的方式执行。
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CMS（Concurrent Mark Sweep），Mark Sweep 指的是标记 - 清除算法。
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特点：并发收集、低停顿。
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分为以下四个流程：
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- 初始标记：仅仅只是标记一下 GC Roots 能直接关联到的对象，速度很快，需要停顿。
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@ -344,7 +348,7 @@ CMS（Concurrent Mark Sweep），Mark Sweep 指的是标记 - 清除算法。
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G1（Garbage-First），它是一款面向服务端应用的垃圾收集器，在多 CPU 和大内存的场景下有很好的性能。HotSpot 开发团队赋予它的使命是未来可以替换掉 CMS 收集器。
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Java 堆被分为新生代、老年代和永久代，其它收集器进行收集的范围都是整个新生代或者老年代，而 G1 可以直接对新生代和老年代一起回收。
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堆被分为新生代和老年代，其它收集器进行收集的范围都是整个新生代或者老年代，而 G1 可以直接对新生代和老年代一起回收。
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<div align="center"> <img src="../pics//4cf711a8-7ab2-4152-b85c-d5c226733807.png" width="600"/> </div><br>
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@ -372,18 +376,6 @@ G1 把堆划分成多个大小相等的独立区域（Region），新生代和
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更详细内容请参考：[Getting Started with the G1 Garbage Collector](http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/G1GettingStarted/index.html)
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### 8. 比较
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| 收集器 | 单线程/并行 | 串行/并发 | 新生代/老年代 | 收集算法 | 目标 | 适用场景 |
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| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
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| **Serial** | 单线程 | 串行 | 新生代 | 复制 | 响应速度优先 | 单 CPU 环境下的 Client 模式 |
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| **Serial Old** | 单线程 | 串行 | 老年代 | 标记-整理 | 响应速度优先 | 单 CPU 环境下的 Client 模式、CMS 的后备预案 |
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| **ParNew** | 并行 |串行 | 新生代 | 复制算法 | 响应速度优先 | 多 CPU 环境时在 Server 模式下与 CMS 配合 |
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| **Parallel Scavenge** | 并行 | 串行 | 新生代 | 复制算法 | 吞吐量优先 | 在后台运算而不需要太多交互的任务 |
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| **Parallel Old** | 并行 | 串行 | 老年代 | 标记-整理 | 吞吐量优先 | 在后台运算而不需要太多交互的任务 |
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| **CMS** | 并行 | 并发 | 老年代 | 标记-清除 | 响应速度优先 | 集中在互联网站或 B/S 系统服务端上的 Java 应用 |
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| **G1** | 并行 | 并发 | 新生代 + 老年代 | 标记-整理 + 复制算法 | 响应速度优先 | 面向服务端应用，将来替换 CMS |
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## 内存分配与回收策略
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### 1. Minor GC 和 Full GC
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@ -752,6 +744,7 @@ public class FileSystemClassLoader extends ClassLoader {
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- 周志明. 深入理解 Java 虚拟机 [M]. 机械工业出版社, 2011.
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- [Chapter 2. The Structure of the Java Virtual Machine](https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-2.html#jvms-2.5.4)
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- [Jvm memory](https://www.slideshare.net/benewu/jvm-memory)
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- [JNI Part1: Java Native Interface Introduction and “Hello World” application](http://electrofriends.com/articles/jni/jni-part1-java-native-interface/)
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||||
- [Memory Architecture Of JVM(Runtime Data Areas)](https://hackthejava.wordpress.com/2015/01/09/memory-architecture-by-jvmruntime-data-areas/)
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||||
- [JVM Run-Time Data Areas](https://www.programcreek.com/2013/04/jvm-run-time-data-areas/)
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||||
- [Android on x86: Java Native Interface and the Android Native Development Kit](http://www.drdobbs.com/architecture-and-design/android-on-x86-java-native-interface-and/240166271)
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