对于从事C、C++程序开发的开发人员来说，在内存管理领域，他们拥有每一个对象的“所有权”，也担负着每一个对象生命开始到终结的维护责任。
对于java程序员来说，在虚拟机自动内存管理机制的帮助下，不再需要为每一个对象的new操作去写匹配的delete和free代码，不容易出现内存泄露和内存溢出问题，由虚拟机管理内存看起来都很美好。但是如果不理解虚拟机是怎么样使用内存的，一旦出现内存泄露和内存溢出的问题，那么排查错误将会是一项异常艰难的工作。
JVM中的内存使用方式，包括虚拟机内存区域的划分，Java对象分配时的处理原则和逻辑，以及我们日常开发中最需要关心的GC回收的策略和算法，是开发出拥有出色而稳定的Java软件产品所必须深刻理解的。
接下来，按照自己的理解整理，供自己学习使用。
1.JVM运行时数据区域
java虚拟机在执行java程序过程中会将其管理的内存划分为若干不同的数据区域。每个区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。
其中，JVM下所有线程共享的区域有：方法区和堆；而每个独立运行的线程，各自又享有各自的：虚拟机栈、程序计数器、本地方法栈。接下来重点介绍方法区和堆。
（1）方法区：其实就是平时我们常说的永久代（PermGen），在Java程序调试时候会碰到的”java.lang.OutOfMemoryError: PermGen Space” 就发生在这个区域。这个永久代是各个线程共享的JVM内存区域，用于存储虚拟机已加载的类信息，常量，静态变量，即使编译器编译后的代码等等数据，还会包括一些跟类有关的对象数组和类型数组，JVM使用的内部对象，以及编译器优化的使用信息等。在过去的JVM版本中，常量池也是放在永久代的。但在HotSpot 的JDK 1.7开始，字符串常量池已经从永久代中移出了。方法区的大小，在JVM启动参数里可以用-XX:MaxPermSize=XXXM来设置
（2）Java堆：这是JVM所管理的最大的一块内存区域，被所有线程共享。该区域唯一的用途就是用来存放对象实例。所有的Java对象实例及数组都要在堆上分配内存。于是堆也成了垃圾收集器管理的最主要区域，一般对象的分配以及垃圾的回收策略主要就是针对这个区域。JVM启动参数-Xmx及-Xms可用来控制堆内存大小。
（-Xms 初始堆大小，为jvm启动时分配的内存；-Xmx 最大堆大小为jvm运行过程中分配的最大内存）
（3）程序计数器：是一块较小的内存空间，可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
（4）虚拟机栈：描述的是java方法执行的内存模型，用于存放 局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。局部变量表：存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象的引用类型等。
（5）本地方法栈：类似于虚拟机栈发挥的作用，虚拟机栈为虚拟机执行java方法服务，本地方法栈则为虚拟机用到的Native方法服务。
2.对象的分配策略和原则
普通Java对象的创建，通常是以new关键字来调用一个类的构造方法开始的。程序执行到此时，在Java堆内存中的对象分配工作便开始了。
（tips：通过new语句创建一个对象；通过反射机制创建对象；通过clone（）方法创建对象；通过反序列化的方式创建对象）
（1）第一步，检查该new指令的参数，是否在常量池中能够定位到一个类的引用。如String对象，如果字符串常量池中已有该String的引用，则直接返回。查找常量池后，则要检查该类是否已被加载，解析及初始化过。如未加载该类，则先要执行相应的类加载过程。在类加载完成之后，该new指令需要分配多大的内存空间就可以被确定了。
（2）第二步，就是给该对象分配内存了。通常情况下，对象在新生代的Eden区进行分配。如果Eden区没有足够空间进行分配时，JVM将发起一次MinorGC（年轻代GC）。
大对象，即新生代没有足够的连续空间可供其使用的对象，通常是那种需要大量连续内存空间的长字符串或者数组对象，在其所需空间大于 -XX:PretenureSizeThreshold参数时，直接在老年代分配。手动设置这个值可避免在年轻代的Eden区及Survivor区之间发生大量的内存复制，而复制后依然不够分配。
我们在设计程序时候亦应该尽量避免大对象的分配，尤其是生命周期很短的大对象分配。因为这会导致Eden区还有大量空间的情况下（但空间不连续，没法容纳我们需要的大对象），提前触发GC来获得连续空间。
3.GC策略及算法
（1）GC分代的方式：
JVM为了更有效地管理和回收堆内存，以HotSpot虚拟机为例，其基于以下假设，将堆内存从物理上划分为两个部分，即年轻代（Young Generation）和年老代（Old Generation）。
（tips：默认YG和OG的比例是1:2）
抽象JVM的堆内存分配图如下：
这两个假设便是：
1）.大多数对象的生命周期都不会很长。也就意味着这些对象的引用会很快变得不可达, 只有很少的由老对象（创建时间较长的对象）指向新生对象的引用。对于年轻代，绝大多数新分配对象会在这块区域被创建；
2）.年老代，占用空间会比年轻代多，年轻代中进行minor GC时存活下来的对象最终会进入这里。年老代中发生GC（即Full GC）的次数要少得多；
年轻代（Young Generation）又会被划分为三个区域：Eden、两个Survivor区，其分配的比例为8:1:1。
Eden区无需多说，对象分配时首先从这里分配空间。而两个Survivor的作用在于，Eden中经过一次minor GC后存活下来的对象，会进入其中一个Survivor区，而另一个Survivor区域则留作当前Survivor区的备份空间。当Survivor A区域中的空间饱和的时候，此时发生的Minor GC会将Survivor A中依然存活的对象，以及Eden中存活的对象，都复制到Survivor B，然后清空Survivor A。就这样循环往复，两个Survivor之间互相复制。
注：如何判断对象的老年代？
由于GC采用分代收集思想，于是就有了对象年龄计数这一概念。出生在Eden的对象，经过一次Minor GC仍存活，年龄+1。如果其能被Survivor区容纳，将进入Survivor区域。也就是说只要其活过一次minorGC，就可进入survivor区了。随后每一次minorGC, 活下来的对象年龄都+1，达到一定年龄的对象将进入老年代（默认是15岁）。该阈值可通过 -XX:MaxTenuringThreshold设置。
同时，如果survivor区内很多年龄不太大的对象怎么办呢，大家年龄都不足以进入老年代，但数量太多，survivor也吃不消。于是还有一条规则，就是survivor区内所有年龄相同的对象大小总和如果超过survivor区空间的一半，年龄大于等于该年龄的对象都直接进入老年代，不受参数MaxTenuringThreshold参数的限制了。
TipsA.
Minor GC：新生代GC。发生相对频繁，回收速度也较快。
Major GC/Full GC：老年代GC。通常会伴随一次Minor GC，速度较慢，通常比Minor GC耗时多10倍以上。
Minor GC的触发条件：一般情况下，当新对象生成，并且在Eden申请空间失败时，就会触发Minor GC。
Full GC的触发条件：年老代被写满；持久代（Perm）被写满 ；System.gc()被显示调用 ；
（2）GC策略
JVM回收的对象，是那些已经不再被使用的对象。但是如何判断一个对象是否可用呢？有两种方法：
引用计数算法：给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用他时，计数器就加1；每当引用失效时，计数器就减1.任何时刻计数器为0的对象不可能再被使用。
可达性分析算法：就是说从GC Root出发，对象之间的引用链没有指向的对象，我们称之为不可到达。
可作为GC Root的对象包括：
*方法区中加载的类的静态字段引用的对象，常量引用的对象；
*每个线程对象的虚拟机栈中引用的对象；
*本地方法栈中引用的本地对象或常量。
（3）GC算法
由于垃圾回收算法的实现涉及大量的程序细节，而且每个平台的虚拟机操作内存的方法又各步相同，接下来简单介绍下几种算法的思想。
标记-清除算法：
算法分为标记和清除两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。
主要不足：一个是效率的问题，标记和清除两个过程的效率都不高；另一方面是空间的问题，标记清除之后会产生大量的不连续的内存碎片，空间碎片太多会导致以后在程序运行过程中需要分配大对象时，无法找到足够的连续内存空间而不得不提前触发另一次的GC动作。
复制算法：
为了解决效率的问题，复制算法出现了，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每一次都只使用其中的一块。当一块内存使用完了，就将还存活的对象复制到另一块上面，然后再把使用过的内存空间一次性清理掉。
标记-整理算法：
复制收集算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率会变低。一般老年代不适用复制算法，有人提出了另一种标记-整理算法，标记过程没什么区别，后续的步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端界以外的内存。
分代收集算法：
一般的虚拟机都会使用分代收集策略，一般在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率比较高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用标记-整理或者标记-清除算法。
（4）JVM的简单调优
xms/xmx：定义YOUNG+OLD段的总尺寸，xms为JVM启动时YOUNG+OLD的内存大小；xmx为最大可占用的YOUNG+OLD内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。
NewSize/MaxNewSize：定义YOUNG段的尺寸，NewSize为JVM启动时YOUNG的内存大小；MaxNewSize为最大可占用的YOUNG内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。
PermSize/MaxPermSize：定义Perm段的尺寸，PermSize为JVM启动时Perm的内存大小；MaxPermSize为最大可占用的Perm内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。
SurvivorRatio：设置Survivor空间和Eden空间的比例