JVM 調優總結（五）：分代垃圾回收詳述（上）

為什麼要分代？

核心假設：**弱代際假說** —— 「大多數對象朝生夕死，少數對象長期存活」。

• **短命對象**：請求參數、臨時變量、String 構建中間對象等，生命週期極短。
• **長命對象**：Session、線程池、緩存、連接池、配置類等，隨應用生命週期。

若不分代，每次 GC 掃描全堆，**長命對象被反覆掃描卻從不回收**，極大浪費 CPU。分代將不同壽命對象隔離，**針對性算法**大幅提效。

堆內存分代佈局

新生代

• **Eden 區**：所有新對象誕生地（TLAB 線程本地分配緩衝優化）。
• **兩個 Survivor 區 (S0, S1)**：對稱、互換角色，**始終有一個為空**。
• **流程**：
  1. Eden 滿 → Minor GC → 存活對象複製到 S0。
  2. 下次 Minor GC → Eden + S0 存活對象複製到 S1（S0 清空）。
  3. 反覆輪換，經歷 MaxTenuringThreshold 次仍存活 → 晉升老年代。
• **動態年齡判定**：若 Survivor 區同齡對象總大小 > Survivor 容量 50%，直接晉升（不等年齡閾值）。

老年代

• 存放**多次 Minor GC 仍存活**的對象、大對象（直接分配）、長期引用對象。
• 回收算法：**標記-清除** 或 **標記-整理**（CMS 為前者，Parallel Old/G1 為後者）。

永久代 / 元空間

• 存放 **Class 元數據、方法、常量池、靜態變量** 等。
• JDK 8 移除永久代，改用**本地內存**實現的 **Metaspace**，默認無上限（受物理內存限制），可用 -XX:MaxMetaspaceSize 限制。
• 動態生成類（JSP、反射、CGLIB、OSGi）易導致 OOM，需監控與調大。

GC 觸發條件分類

Minor GC (Scavenge GC)

• **觸發**：Eden 區分配失敗（空間不足）。
• **範圍**：僅掃描新生代 (Eden + Survivor)。
• **特點**：頻繁、快速、高效（複製算法、存活少）。

Full GC (Major GC)

• **觸發條件**（任一）：
  1. 老年代 (Tenured) 寫滿。
  2. 永久代/元空間 寫滿。
  3. System.gc() 顯式調用（建議禁用，改用 -XX:+DisableExplicitGC）。
  4. 堆內存分配策略動態調整（如 CMS 晋升失敗、G1 混合收集失敗）。
• **範圍**：全堆 (Young + Old + Perm/Metaspace)。
• **特點**：耗時長（秒級），**調優核心目標 = 減少 Full GC 頻率與停頓**。