要了解Java垃圾收集机制，先理解JVM内存模式是非常重要的。今天我们将会了解JVM内存的各个部分、如何监控以及垃圾收集调优。

正如你从上面的图片看到的，JVM内存被分成多个独立的部分。广泛地说，JVM堆内存被分为两部分——年轻代**（Young Generation）和老年代（Old Generation）**。

年轻代是所有新对象产生的地方。当年轻代内存空间被用完时，就会触发垃圾回收。这个垃圾回收叫做Minor GC。年轻代被分为3个部分——Enden区和两个Survivor区。

年轻代空间的要点：

年老代内存里包含了长期存活的对象和经过多次Minor GC后依然存活下来的对象。通常会在老年代内存被占满时进行垃圾回收。老年代的垃圾收集叫做Major GC。Major GC会花费更多的时间。

所有的垃圾收集都是“Stop the World”事件，因为所有的应用线程都会停下来直到操作完成（所以叫“Stop the World”）。

因为年轻代里的对象都是一些临时（short-lived ）对象，执行Minor GC非常快，所以应用不会受到（“Stop the World”）影响。

由于Major GC会检查所有存活的对象，因此会花费更长的时间。应该尽量减少Major GC。因为Major GC会在垃圾回收期间让你的应用反应迟钝，所以如果你有一个需要快速响应的应用发生多次Major GC，你会看到超时错误。

垃圾回收时间取决于垃圾回收策略。这就是为什么有必要去监控垃圾收集和对垃圾收集进行调优。从而避免要求快速响应的应用出现超时错误。

永久代或者“Perm Gen”包含了JVM需要的应用元数据，这些元数据描述了在应用里使用的类和方法。注意，永久代不是Java堆内存的一部分。

永久代存放JVM运行时使用的类。永久代同样包含了Java SE库的类和方法。永久代的对象在full GC时进行垃圾收集。

方法区是永久代空间的一部分，并用来存储类型信息（运行时常量和静态变量）和方法代码和构造函数代码。

如果JVM实现支持，JVM内存管理会为创建内存池，用来为不变对象创建对象池。字符串池就是内存池类型的一个很好的例子。内存池可以属于堆或者永久代，这取决于JVM内存管理的实现。

运行时常量池是每个类常量池的运行时代表。它包含了类的运行时常量和静态方法。运行时常量池是方法区的一部分。

Java栈内存用于运行线程。它们包含了方法里的临时数据、堆里其它对象引用的特定数据。你可以阅读栈内存和堆内存的区别。

Java提供了大量的内存开关（参数），我们可以用它来设置内存大小和它们的比例。下面是一些常用的开关：

大多数时候，上面的选项已经足够使用了。但是如果你还想了解其他的选项，那么请查看JVM选项官方网页。

Java垃圾回收会找出没用的对象，把它从内存中移除并释放出内存给以后创建的对象使用。Java程序语言中的一个最大优点是自动垃圾回收，不像其他的程序语言那样需要手动分配和释放内存，比如C语言。

垃圾收集器是一个后台运行程序。它管理着内存中的所有对象并找出没被引用的对象。所有的这些未引用的对象都会被删除，回收它们的空间并分配给其他对象。

一个基本的垃圾回收过程涉及三个步骤：

简单标记和清除方法存在两个问题：

上面简单清除方法的问题在于Java垃圾收集的分代回收的，而且在堆内存里有年轻代和年老代两个区域。我已经在上面解释了Minor GC和Major GC是怎样扫描对象，以及如何把对象从一个分代空间移到另外一个分代空间。

这里有五种可以在应用里使用的垃圾回收类型。仅需要使用JVM开关就可以在我们的应用里启用垃圾回收策略。让我们一起来逐一了解：

我们可以使用命令行和图形工具来监控监控应用垃圾回收。例如，我使用Java SE下载页中的一个demo来实验。

如果你想使用同样的应用，可以到Java SE下载页面下载JDK 7和JavaFX演示和示例。我使用的示例应用是Java2Demo.jar，它位于 jdk1.7.0_55/demo/jfc/Java2D 目录下。这只是一个可选步骤，你可以运行GC监控命令监控任何Java应用。

我打开演示应用使用的命令是：

可以使用jstat命令行工具监控JVM内存和垃圾回收。标准的JDK已经附带了jstat，所以不需要做任何额外的事情就可以得到它。

要运行jstat你需要知道应用的进程id，你可以使用 ps -eaf | grep java 命令获取进程id。

从上面知道，我的Java应用进程id是9582。现在可以运行jstat命令了，就像下面展示的一样：

jstat命令的最后一个参数是每个输出的时间间隔。每隔一秒就会打印出内存和垃圾收集数据。
让我们一起来对每一列的意义进行逐一了解：

jstat的优点，我们同样可以在没有GUI的远程服务器上运行jstat。注意：我们是通过 -Xmn10m 选项来指定S0C、S1C和EC的总和为10m的。

如果你想在GUI里查看内存和GC，那么可以使用jvisualvm工具。Java VisualVM同样是JDK的一部分，所以你不需要单独去下载。

在终端运行jvisualvm命令启动Java VisualVM程序。一旦启动程序，你需要从Tools->Plugins选项安装Visual GC插件，就像下面图片展示的。

安装完Visual GC插件后，从左边栏打开应用并把视角转到Visual GC部分。你将会得到关于JVM内存和垃圾收集详情，如下图所示。

Java垃圾回收调优应该是提升应用吞吐量的最后一个选择。在你发现应用由于长时间垃圾回收导致了应用性能下降、出现超时的时候，应该考虑Java垃圾收集调优。

如果你在日志里看到

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space错误，那么可以尝试使用 -XX:PermGen 和 -XX:MaxPermGen JVM选项去监控并增加Perm Gen内存空间。你也可以尝试使用

-XX:+CMSClassUnloadingEnabled并查看使用CMS垃圾收集器的执行性能。

如果你看到了大量的Full GC操作，那么你应该尝试增大老年代的内存空间。

全面垃圾收集调优要花费大量的努力和时间，这里没有一尘不变的硬性调优规则。你需要去尝试不同的选项并且对这些选项进行对比，从而找出最适合自己应用的方案。

这就是所有的Java内存模型和垃圾回收内容。希望对你理解JVM内存和垃圾收集过程有所帮助。