Java代码执行时对象从新生代到老年代的流转过程

作者：淘书创始人

摘要

Java代码执行时对象从新生代到老年代的流转过程

弄清楚Java代码执行时对象从新生代到老年代的流转过程，同时明确大对象、永久代、方法区、虚拟机栈这些核心概念的定义和作用，我会结合代码执行的实际场景，用通俗的语言逐一拆解，让你清晰理解每个概念的本质和关联。

一、对象从新生代到老年代的完整流转过程

Java代码执行时，new出来的对象会在堆中经历“新生代→老年代”的生命周期流转，核心是为了优化GC效率，这个过程就像“年轻人→老年人”的成长过程，具体分为以下步骤：

1. 第一步：新对象诞生在新生代Eden区

当你执行Object obj = new Object()这类代码时：

• •

  JVM首先在新生代的Eden区为对象分配内存（Eden是新对象的“出生地”）；

• •

  只有极少数特殊对象（比如大对象）会跳过Eden区，直接进入老年代；

• •

  此时对象的“年龄”标记为0（年龄是对象经历Minor GC存活的次数）。

2. 第二步：Eden区满，触发Minor GC（新生代GC）

当Eden区内存耗尽时，JVM触发Minor GC（轻量GC）：

• •

  回收Eden区中“无用对象”（没有任何引用的对象）；

• •

  存活的对象（有引用的）会被复制到新生代的Survivor 0区（S0），同时对象年龄+1；

• •

  清空Eden区，为新对象腾出空间。

3. 第三步：Survivor区的对象“存活与转移”

后续再触发Minor GC时：

• •

  Eden区存活对象 + S0区存活对象，会被复制到Survivor 1区（S1），所有存活对象年龄+1；

• •

  清空Eden区和S0区，此时S0变为“空区”，S1变为“存活区”（两个Survivor区永远交替使用，必有一个为空）；

• •

  每次Minor GC，存活对象都会在Survivor区之间“搬家”，年龄持续增加。

4. 第四步：年龄达标，进入老年代

JVM默认设置对象年龄阈值为15（可通过-XX:MaxTenuringThreshold修改）：

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  当对象在Survivor区经历15次Minor GC仍存活，就会被“晋升”到老年代；

• •

  老年代专门存储生命周期长的对象（比如全局缓存对象、单例对象），这里的GC频率远低于新生代（只有老年代满时才触发Full GC）。

5. 特殊情况：提前进入老年代的场景

除了年龄达标，以下情况对象会直接/提前进入老年代：

• •Survivor区空间不足

  ：某次Minor GC后，Survivor区放不下存活对象，这些对象会直接进入老年代（“空间分配担保”机制）；

• •大对象直接进入老年代

  ：比如创建new byte[1024*1024*50]（50MB字节数组），大对象会跳过新生代，直接分配到老年代（避免在Survivor区频繁拷贝）；

• •动态年龄判断

  ：Survivor区中相同年龄的对象总和超过Survivor区空间的50%，年龄≥该值的对象会提前进入老年代（比如年龄3的对象占S0区60%，则年龄≥3的对象都进老年代）。

二、核心概念定义与作用（通俗版）

1. 大对象

• •定义

  ：指需要大量连续内存空间的对象（比如大数组、大字符串），JVM中可通过-XX:PretenureSizeThreshold设置阈值（比如设为10MB，超过则为大对象）；

• •核心特征

  ：

• • •

    直接进入老年代，避免在新生代Eden和Survivor区之间频繁拷贝（大对象拷贝耗时，降低GC效率）；

  • •

    容易导致老年代内存快速耗尽，触发Full GC（比如频繁创建大对象，是性能优化的重点关注对象）。

2. 永久代（PermGen）

• •定义

  ：JDK7及之前版本中，方法区的实现方式（JVM规范中叫“方法区”，永久代是HotSpot虚拟机对方法区的具体实现）；

• •核心特征

  ：

• • •

    属于JVM堆内存的一部分（和新生代、老年代同属堆），有内存上限（默认较小），容易触发OutOfMemoryError: PermGen space；

  • •

    存储内容：类元数据（类名、方法、字段）、常量池、静态变量、JIT编译代码；

  • •JDK8彻底移除永久代

    ，替换为“元空间（Metaspace）”，元空间使用操作系统的本地内存，默认无上限，大幅降低OOM概率。

3. 方法区（Method Area）

• •定义

  ：JVM规范中的核心内存区域（线程共享），是“类的元数据仓库”，永久代/元空间是它的具体实现；

• •核心特征

  ：

• • •

    存储内容：类的元数据（类加载后生成的Class对象）、运行时常量池、静态变量、方法字节码、JIT编译后的机器码；

  • •

    生命周期：类加载时存入，类卸载时回收（回收条件严格，只有无用类才会被回收）；

  • •

    区别于堆：堆存“对象实例”（比如new Object()），方法区存“类的定义”（比如Object.class的元数据）。

4. 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）

• •定义

  ：线程私有内存区域，是“方法执行的栈”，每个方法对应一个栈帧（Stack Frame），方法调用时压栈，执行完出栈；

• •核心特征

  ：

• • •

    栈帧内容：局部变量表（存储方法内的局部变量，比如int a = 10）、操作数栈（方法执行的临时计算数据）、方法返回地址（执行完回到哪里）；

  • •

    生命周期：随线程创建而创建，线程销毁而销毁（比如main线程结束，其虚拟机栈也释放）；

  • •

    溢出场景：递归调用过深（栈帧过多）会抛出StackOverflowError，虚拟机栈内存不足会抛出OOM；

  • •

    关键区别：虚拟机栈存“方法执行的临时数据”（局部变量、执行状态），堆存“对象实例”，二者无交集。

三、核心概念关联示例（代码执行场景）

以这段简单代码为例，直观理解各概念的作用：

public class JVMDemo { // 静态变量（存在方法区/元空间） private static String CONST_STR = "hello jvm"; public static void main(String[] args) { // 局部变量a（存在main方法的栈帧局部变量表，虚拟机栈） int a = 10; // 小对象obj（先在新生代Eden区创建） Object obj = new Object(); // 大对象bigArr（直接进入老年代，假设超过PretenureSizeThreshold阈值） byte[] bigArr = new byte[1024*1024*20]; // 递归调用，增加虚拟机栈深度 test(obj); } public static void test(Object obj) { test(obj); // 递归→栈帧不断压入虚拟机栈→最终StackOverflowError } }

• •CONST_STR

  ：静态变量，存在方法区（元空间）；

• •a

  ：局部变量，存在main方法的栈帧（虚拟机栈）；

• •obj

  ：对象实例，先在新生代Eden区创建，多次Minor GC存活后进入老年代；

• •bigArr

  ：20MB大数组，直接进入老年代；

• •test()

  递归：栈帧不断压入虚拟机栈，最终触发StackOverflowError。

总结

1. 对象流转核心

   ：新对象→新生代Eden区→Minor GC后到Survivor区（年龄+1）→年龄达标/空间不足→老年代；大对象直接跳过新生代进入老年代。

2. 永久代vs方法区

   ：方法区是JVM规范，永久代是JDK7及之前方法区的实现（堆内内存），JDK8后替换为元空间（本地内存）。

3. 虚拟机栈核心

   ：线程私有，存储方法栈帧（局部变量、执行状态），和堆无交集，随线程生灭，不会被GC回收。

4. 大对象特征

   ：占用连续内存大，直接进老年代，避免新生代频繁拷贝，是Full GC的潜在触发因素。

这些概念的核心都是为了优化JVM内存管理效率：堆分代减少GC耗时，大对象直接进老年代避免拷贝，虚拟机栈随线程销毁释放内存，方法区存储类元数据支撑类加载和执行。

原文链接： https://1024bat.cn/article/61

来源： 淘书1024bat