6 堆 Heap⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️
6.1 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
6.2 设置堆内存大小与OOM
堆空间大小设置
Java堆区用于存储Java对象实例，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。
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 Java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
public class HeapTest {
public static void main(String[] args) {
// Java虚拟机中的堆内存容量
long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
// Java虚拟机中的最大堆内存容量
long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
System.out.println("-Xms: " + initialMemory + "M");
System.out.println("-Xmx: " + maxMemory + "M");
}
}
查看设置的参数
- 方式1：jps / jstat -gc 进程id
- 方式2：-XX:+PrintFCDetails
OutOfMemory举例
public class OOMTest {
public static void main(String[]args){
ArrayList<Picture> list = new ArrayList<>();
while(true){
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
list.add(new Picture(new Random().nextInt(1024*1024)));
}
}
}
打印结果
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)
6.3 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
- 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
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。
6.4 图解对象分配过程
1. new的对象先放伊甸园区。此区有大小限制。
2. 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。
3. 然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存者0区。
4. 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。
5. 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。
6. 啥时候能去养老区呢？可以设置次数。默认是15次。
○ 可以设置参数：进行设置-Xx:MaxTenuringThreshold= N
7. 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
8. 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。
-
伊甸园区的对象先往to区放（空的）
-
年龄计数器达到15晋升老年代
-
总结
- 针对幸存者s0，s1区的总结：复制之后有交换，谁空谁是to
- 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
流程图
常用调优工具（在JVM下篇：性能监控与调优篇会详细介绍）
- JDK命令行
- Eclipse:Memory Analyzer Tool
- Jconsole
- VisualVM
- Jprofiler
- Java Flight Recorder
- GCViewer
- GC Easy
6.5 Minor GC、MajorGC、Full GC
JVM在进行GC时，并非每次都对上面三个内存区域一起回收的，大部分时候回收的都是指新生代。
针对Hotspot VM的实现，它里面的GC按照回收区域又分为两大种类型：一种是部分收集（Partial GC），一种是整堆收集（FullGC）
- 部分收集：不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为：
-
- 新生代收集（Minor GC / Young GC）：只是新生代的垃圾收集
-
- 老年代收集（Major GC / Old GC）：只是老年代的圾收集。
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- 目前，只有CMSGC会有单独收集老年代的行为。
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- 注意，很多时候Major GC会和Full GC混淆使用，需要具体分辨是老年代回收还是整堆回收。
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- 混合收集（MixedGC）：收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。
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- 目前，只有G1 GC会有这种行为
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- 整堆收集（Full GC）：收集整个java堆和方法区的垃圾收集。
6.6 堆空间分代思想
分代的唯一理由就是优化GC性能。
如果没有分代，GC的时候要找到哪些对象没用，就会对堆的所有区域进行扫描。而很多对象都是朝生夕死的，如果分代的话，把新创建的对象放到某一地方，当GC的时候先把这块存储“朝生夕死”对象的区域进行回收，这样就会腾出很大的空间出来。
6.7 内存分配策略
针对不同年龄段的对象分配原则如下所示：
- 优先分配到Eden
- 大对象直接分配到老年代（尽量避免程序中出现过多的大对象）
- 长期存活的对象分配到老年代
- 动态对象年龄判断：如果survivor区中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入老年代，无须等到
MaxTenuringThreshold中要求的年龄。 - 空间分配担保：
-XX:HandlePromotionFailure
6.8 为对象分配内存：TLAB
6.9 小结：堆空间的参数设置
// 详细的参数内容会在JVM下篇：性能监控与调优篇中进行详细介绍，这里先熟悉下
-XX:+PrintFlagsInitial //查看所有的参数的默认初始值
-XX:+PrintFlagsFinal //查看所有的参数的最终值（可能会存在修改，不再是初始值）
-Xms //初始堆空间内存（默认为物理内存的1/64）
-Xmx //最大堆空间内存（默认为物理内存的1/4）
-Xmn //设置新生代的大小。（初始值及最大值）
-XX:NewRatio //配置新生代与老年代在堆结构的占比
-XX:SurvivorRatio //设置新生代中Eden和S0/S1空间的比例
-XX:MaxTenuringThreshold //设置新生代垃圾的最大年龄
-XX:+PrintGCDetails //输出详细的GC处理日志
//打印gc简要信息：①-Xx：+PrintGC ② - verbose:gc
-XX:HandlePromotionFalilure：//是否设置空间分配担保
堆是分配对象的唯一选择么？
在Java虚拟机中，对象是在Java堆中分配内存的，这是一个普遍的常识。
但是，有一种特殊情况，那就是如果经过逃逸分析（Escape Analysis）后发现，一个对象并没有逃逸出方法的话，那么就可能被优化成栈上分配。这样就无需在堆上分配内存，也无须进行垃圾回收了。这也是最常见的堆外存储技术。