一、Java 堆概念

1、簡介

對于Java應(yīng)用程序來說， Java堆（Java Heap） 是虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊。 Java堆是被所 有線程共享 的一塊內(nèi)存區(qū)域， 在虛擬機(jī)啟動時創(chuàng)建。 此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對象實(shí)例， Java 世界里“幾乎”所有的對象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存?！皫缀酢笔侵笍膶?shí)現(xiàn)角度來看， 隨著Java語 言的發(fā)展， 現(xiàn)在已經(jīng)能看到些許跡象表明日 后可能出現(xiàn)值類型的支持， 即使只考慮現(xiàn)在， 由于即時編譯技術(shù)的進(jìn)步， 尤其是逃逸分析技術(shù)的日漸強(qiáng)大， 棧上 分配、 標(biāo)量替換優(yōu)化手段已經(jīng)導(dǎo)致一些微妙的變化悄然發(fā)生， 所以說Java對象實(shí)例都分配在堆上也漸漸變得不是 那么絕對了。

2、堆的特點(diǎn)

（1）是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊。

（2）堆是jvm所有線程共享的。 堆中也包含私有的線程緩沖區(qū) Thread Local Allocation Buffer (TLAB)

（3）在虛擬機(jī)啟動的時候創(chuàng)建。

（4）唯一目的就是存放對象實(shí)例，幾乎所有的對象實(shí)例以及數(shù)組都要在這里分配內(nèi)存。 （5）Java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域。

（6）因此很多時候java堆也被稱為“GC堆”（Garbage Collected Heap）。從內(nèi)存回收的角度來看，由于現(xiàn)在收集器 基本都采用分代收集算法，所以Java堆還可以細(xì)分為：新生代和老年代；新生代又可以分為：Eden 空間、From Survivor空間、To Survivor空間。

（7）java堆是計(jì)算機(jī)物理存儲上不連續(xù)的、邏輯上是連續(xù)的，也是大小可調(diào)節(jié)的（通過-Xms和-Xmx控制）。

（8）方法結(jié)束后,堆中對象不會馬上移出僅僅在垃圾回收的時候時候才移除。

（9）如果在堆中沒有內(nèi)存完成實(shí)例的分配，并且堆也無法再擴(kuò)展時，將會拋出OutOfMemoryError異常

3、設(shè)置堆空間大小

1. 內(nèi)存大小-Xmx/-Xms

使用示例: -Xmx20m -Xms5m

說明： 當(dāng)下Java應(yīng)用最大可用內(nèi)存為20M， 最小內(nèi)存為5M

total Memory和最大的內(nèi)存之間還是存在一定 差異的，就是說JVM一般會盡量保持內(nèi)存在一個盡可能低的層面，而非貪婪做法按照最大的內(nèi)存來進(jìn)行分配。

其實(shí)JVM在分配內(nèi)存過 程中是動態(tài)的， 按需來分配的。

4、堆的分類

現(xiàn)在垃圾回收器都使用分代理論,堆空間也分類如下:

在Java7 Hotspot虛擬機(jī)中將Java堆內(nèi)存分為3個部分：

• 青年代Young Generation
• 老年代Old Generation
• 永久代Permanent Generation

在Java8以后，由于方法區(qū)的內(nèi)存不再分配在Java堆上，而是存儲于本地內(nèi)存元空間Metaspace中，所以永久代就不 存在了，在幾天前(2018年9約25日)Java11正式發(fā)布以后，我從官網(wǎng)上找到了關(guān)于Java11中垃圾收集器的官方文檔， 文檔中沒有提到“永久代”，而只有青年代和老年代。

二、年輕代和老年代

1.JVM中存儲java對象可以被分為兩類:

1）年輕代(Young Gen)：年輕代主要存放新創(chuàng)建的對象，內(nèi)存大小相對會比較小，垃圾回收會比較頻繁。年輕代分 成1個Eden Space和2個Suvivor Space（from 和to）。

2）年老代(Tenured Gen)：年老代主要存放JVM認(rèn)為生命周期比較長的對象（經(jīng)過幾次的Young Gen的垃圾回收后仍 然存在），內(nèi)存大小相對會比較大，垃圾回收也相對沒有那么頻繁。

2.配置新生代和老年代堆結(jié)構(gòu)占比

默認(rèn) -XX:NewRatio=2 , 標(biāo)識新生代占1 , 老年代占2 ,新生代占整個堆的1/3

修改占比 -XX:NewPatio=4 , 標(biāo)識新生代占1 , 老年代占4 , 新生代占整個堆的1/5

Eden空間和另外兩個Survivor空間占比分別為8:1:1

可以通過操作選項(xiàng) -XX:SurvivorRatio 調(diào)整這個空間比例。 比如 -XX:SurvivorRatio=8 幾乎所有的java對象都在Eden區(qū)創(chuàng)建, 但80%的對象生命周期都很短,創(chuàng)建出來就會被銷毀

從圖中可以看出： 堆大小 = 新生代 + 老年代。其中，堆的大小可以通過參數(shù) –Xms、-Xmx 來指定。

默認(rèn)的，新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值為 1:2 ( 該值可以通過參數(shù) –XX:NewRatio 來指定 )，即：新生 代 ( Young ) = 1/3 的堆空間大小。老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空間大小。其中，新生代 ( Young ) 被細(xì)分為 Eden 和 兩個 Survivor 區(qū)域，這兩個 Survivor 區(qū)域分別被命名為 from 和 to，以示區(qū)分。 默認(rèn)的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以 通過參數(shù) –XX:SurvivorRatio 來設(shè)定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空間大小，from = to = 1/10 的新生代空間大小。 JVM 每次只會使用 Eden 和其中的一塊 Survivor 區(qū)域來為對象服務(wù)，所以無論什么時候，總是有一塊 Survivor 區(qū)域 是空閑著的。因此，新生代實(shí)際可用的內(nèi)存空間為 9/10 ( 即90% )的新生代空間。

三、對象分配過程

JVM設(shè)計(jì)者不僅需要考慮到內(nèi)存如何分配，在哪里分配等問題，并且由于內(nèi)存分配算法與內(nèi)存回收算法密切相關(guān)， 因此還需要考慮GC執(zhí)行完內(nèi)存回收后是否存在空間中間產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

分配過程

1.new的對象先放在伊甸園區(qū)。該區(qū)域有大小限制

2.當(dāng)伊甸園區(qū)域填滿時，程序又需要創(chuàng)建對象，JVM的垃圾回收器將對伊甸園預(yù)期進(jìn)行垃圾回收（Minor GC）,將伊 甸園區(qū)域中不再被其他對象引用的額對象進(jìn)行銷毀，再加載新的對象放到伊甸園區(qū)

3.然后將伊甸園區(qū)中的剩余對象移動到幸存者0區(qū)

4.如果再次觸發(fā)垃圾回收，此時上次幸存下來的放在幸存者0區(qū)的，如果沒有回收，就會放到幸存者1區(qū)

5.如果再次經(jīng)歷垃圾回收，此時會重新返回幸存者0區(qū)，接著再去幸存者1區(qū)。

6.如果累計(jì)次數(shù)到達(dá)默認(rèn)的15次，這會進(jìn)入養(yǎng)老區(qū)。 可以通過設(shè)置參數(shù)，調(diào)整閾值 -XX:MaxTenuringThreshold=N

7.養(yǎng)老區(qū)內(nèi)存不足是,會再次出發(fā)GC:Major GC 進(jìn)行養(yǎng)老區(qū)的內(nèi)存清理

8.如果養(yǎng)老區(qū)執(zhí)行了Major GC后仍然沒有辦法進(jìn)行對象的保存,就會報OOM異常

分配對象流程