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jvm之堆解读

2023-07-25 193

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简介： jvm之堆解读

堆（Heap）的核心概述

堆针对一个JVM进程来说是唯一的，也就是一个进程只有一个JVM，但是进程包含多个线程，他们是共享同一堆空间的。

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。

堆内存的大小是可以调节的。

《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冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。

《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当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）

数组和对象可能永远不会存储在栈上，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除，仅仅在垃圾收集的时候才会被移除。

堆，是GC（Garbage Collection，垃圾收集器）执行垃圾回收的重点区域。

堆内存细分

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（代）<=>年轻代、养老区<=>老年区（代）、永久区<=>永久代

堆空间内部结构（JDK7）

堆空间内部结构（JDK8）

设置堆内存大小与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，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"则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-Xms和-Xmx两个参数配置相同的值，其目的是为了能够在ava垃圾回收机制清理完堆区后不需要重新分隔计算堆区的大小，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

OutOfMemory举例

1. public class OOMTest {
2. public static void main(String[]args){
3.         ArrayList<Picture> list = new ArrayList<>();
4. while(true){
5. try {
6.                 Thread.sleep(20);
7.             } catch (InterruptedException e){
8.                 e.printStackTrace();
9.             }
10.             list.add(new Picture(new Random().nextInt(1024*1024)));
11.         }
12.     }
13. }

Exception in thread "main" java.lang.OutofMemoryError: Java heap space
at com.atguigu. java.Picture.<init>(OOMTest. java:25)
at com.atguigu.java.O0MTest.main(OOMTest.java:16)

年轻代与老年代

存储在JVM中的Java对象可以被划分为两类：

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（有时也叫做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，表示新生代占1，老年代占2，新生代占整个堆的1/3

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

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公司的专门研究表明，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，这个参数一般使用默认值就可以了

图解对象分配过程

为新对象分配内存是一件非常严谨和复杂的任务，JVM的设计者们不仅需要考虑内存如何分配、在哪里分配等问题，并且由于内存分配算法与内存回收算法密切相关，所以还需要考虑GC执行完内存回收后是否会在内存空间中产生内存碎片。

A.new的对象先放伊甸园区。此区有大小限制。

B.当伊甸园的空间填满时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收（MinorGC），将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。再加载新的对象放到伊甸园区

C.然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存者0区。

D.如果再次触发垃圾回收，此时上次幸存下来的放到幸存者0区的，如果没有回收，就会放到幸存者1区。

F.如果再次经历垃圾回收，此时会重新放回幸存者0区，接着再去幸存者1区。

G.什么时候能去养老区呢？可以设置次数。默认是15次。

可以设置参数：进行设置-Xx:MaxTenuringThreshold= N

H.在养老区，相对悠闲。当养老区内存不足时，再次触发GC：Major GC，进行养老区的内存清理

若养老区执行了Major GC之后，发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常。

java.lang.OutofMemoryError: Java heap space

针对幸存者s0，s1区的总结：复制之后有交换，谁空谁是to，交换以后标记++。到15以后跑到老年区
关于垃圾回收：频繁在新生区收集，很少在老年代收集，几乎不再永久代和元空间进行收集

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