08-堆（一）

1 堆（Heap）的核心概述

• 一个JVM实例只存在一个堆内存，堆也是Java内存管理的核心区域。
• Java堆区在JVM启动的时候即被创建，其空间大小也就确定了。是JVM管理的最大一块内存空间。

• 堆的内存大小是可以调节的。

• 《Java虚拟机规范》规定，堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续的。

• 所有的线程共享Java堆，在这里还可以划分线程私有的缓存去(Thread Local Alloction Buffer, TLAB)。

堆空间演示例子：

public class HeapDemo {
  // 设置堆内存空间-Xms10m -Xmx10m
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("start...");
    try {
      Thread.sleep(10000000);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("end....");
  }
}

启动程序后，使用Java VisualVm工具查看

打开方式: win+R -> 输入cmd -> jvisualvm回车

打开VisualGC（安装方式：工具-> visual GC 安装，然后重启工具）

可以看到 Eden Space 2M + Survivor 0 512k + Survivor 1 512k + Old Gen 7M 加起来总共10M

• 《Java虚拟机规范》中对Java堆的描述是：所有的对象实例以及数组都应该在运行时分配在堆上。(The heap is the run-time data area from which memory for all class instances and arrays is allocated)

• “几乎“所有的对象实例都在这里分配内存。——从实际使用角度来看。

• 数组和对象可能永远不会存在栈上，因为栈帧中保存引用，这个引用指向对象或者数组在堆中的位置。
• 在方法结束后，堆中的对象不会马上被移出，仅仅在垃圾收集的时候才会被移出。
• 堆，是GC(Garbahe Collection, 垃圾收集器)执行垃圾回收的重点区域。

堆的核心概述：内存细分

现代垃圾收集器大部分都是基于分代收集理论设计，堆空间细分为：

• Java 7及之前堆内存逻辑上分为三部分：新生区+养老区+永久区

• Young Generation Space   新生区    Young/New

• 又被划分为Eden区和Survivor区

• Tenure generation space   养老区   Old/Tenure
• Permanent Space                永久区    Perm

• Java 8及之后堆内存逻辑上分为三部分： 新生区 + 养老区 + 元空间

• Young Generation Space      新生区   Young/New

• 又被划分为Eden区和Survivor区

• Tenure generation space     养老区    Old/Tenure
• Meta Space                             元空间    Meta

约定：新生区<=>新生代<=>年轻代   养老区<=>老年区<=>老年代    永久区<=>永久代

堆空间内部结构（JDK 7）

堆空间内部结构

2 设置堆空间内存大小与OOM

堆空间大小的设置

• Java堆区用于存储Java对象实例，那么堆的大小在JVM启动时就已经设定好了，大家可以通过选项“-Xmx"和”Xms"来进行设置。

• ”-Xms"用于表示堆区的起始内存，等价于-XX:InitialHeapSize
• "-Xmx"用于表示堆区的最大内存，等价于-XX:MaxHeapSize

• 一旦堆区中的内存大小超过“-Xmx”所指定的最大内存时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
• 通常会将 -Xmx 和 -Xmx 两个参数配置相同的值，其目的是为了能够在Java垃圾回收机制清理完堆区后不需要重新分割计算堆区的大小，从而提高性能。
• 默认情况下，初始内存大小：物理电脑内存大小/64, 最大内存大小：物理电脑内存大小/4

-X 是jvm的运行参数 ms 是memory start

使用默认堆内存大小,代码示例：

public class HeapSpaceInitial {
  public static void main(String[] args) {
    // 返回java虚拟机中堆内存总量
    long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
    // 返回Java虚拟机试图使用的最大堆内存两
    long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
    System.out.println("-Xms:" + initialMemory + "M");
    System.out.println("-Xmx:" + maxMemory + "M");
    System.out.println("系统内存大小为：" + initialMemory * 64.0 / 1024 + "G");
    System.out.println("系统内存大小为：" + maxMemory * 4.0 / 1024 + "G");
  }
}

结果

-Xms:491M
-Xmx:7257M
系统内存大小为：30.6875G
系统内存大小为：28.34765625G

设置JVM参数为：-Xms600m -Xms600m

// 返回java虚拟机中堆内存总量
long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
// 返回Java虚拟机试图使用的最大堆内存两
long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
Thread.sleep(10000000);

查看堆内存大小，发现只有575M:

-Xms:575M
-Xmx:575M

使用jsp 和 jstat -gc 进程号 查看具体信息

结论：少的那25M为s0 或者s1

或者使用 -XX:+PrintGCDetails参数查看

OutOfMemory举例

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at Picture.(OOMTest.java:24)
at OOMTest.main(OOMTest.java:16)

Java VisualVM的界面展示

3 年轻代与老年代

年轻代与老年代

• 存储在JVM中的Java对象可以划分为两类：

• 一类是生命周期较短的瞬时对象，这类对象的创建和消亡都非常迅速
• 另外一类对象的生命周期却非常长，在某些极端的情况下还能够与JVM的生命周期保持一致。

• Java堆区进一步细分的话，可以划分为年轻代（YoungGen）和老年代(OldGen)
• 其中年轻代又可以划分为Eden空间、Survivor0空间和Survivor1空间（有时也叫作from区、to区）。

下面这参数开发中一般不会调：

• 配置新生代与老年代在堆结构的占比。

• 默认-XX:NewRatio=2（默认值）, 表示新生代占1，老年代占2，新生代占整个堆的1/2
• 可以修改-XX:NewRatio=4,表示新生代占1，老年代占4，新生代占整个堆的1/5

查看方式：

jinfo -flag NewRatio 进程号

• 在HotSpot中，Eden空间和另外两个Survivor空间缺省所占的比例是8:1:1
• 当然开发人员可以通过选项：“-XX:SurvivorRatio"调整这个空间比例。比如-XX:SurvivorRatio=8
• 几乎所有的Java对象都是在Eden区被new出来的
• 绝大部分的Java对象的销毁都在新生代进行了。

• IBM公司的专门研究表名，新生代中80%的对象都是“朝生夕死”的

• 可以使用选项“-Xmn”设置新生代最大内存大小 (一般不设置，权限比比例设置大)

• 这个参数一般使用默认值就可以了。

-XX: -UseAdaptiveSizePolicy  关闭自适应的内存分配策略