端午佳節(jié)一下子就過(guò)完了软啼，大家是不是還沉迷在假期的歡樂(lè)氣氛中無(wú)法自拔饱普？今天阿Q為大家準(zhǔn)備了上好的“醒酒菜”——JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的核心內(nèi)存區(qū)——堆溯饵。

堆的概述

一般來(lái)說(shuō)：

• 一個(gè)Java程序的運(yùn)行對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)程七冲；
• 一個(gè)進(jìn)程對(duì)應(yīng)著一個(gè)JVM實(shí)例（JVM的啟動(dòng)由引導(dǎo)類加載器加載啟動(dòng)），同時(shí)也對(duì)應(yīng)著多個(gè)線程殿较；
• 一個(gè)JVM實(shí)例擁有一個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime類耸峭，為餓漢式單例類）；
• 一個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)中的堆和方法區(qū)是多線程共享的淋纲，而本地方法棧劳闹、虛擬機(jī)棧、程序計(jì)數(shù)器是線程私有的洽瞬。

堆空間差不多是最大的內(nèi)存空間本涕，也是運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)最重要的內(nèi)存空間。堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間片任，但在邏輯上它應(yīng)該被視為連續(xù)的偏友。

在方法結(jié)束后，堆中的對(duì)象不會(huì)馬上被移除对供，僅僅在垃圾收集的時(shí)候才會(huì)被移除位他。堆，是GC(Garbage Collection产场，垃圾收集器)執(zhí)行垃圾回收的重點(diǎn)區(qū)域鹅髓。

堆內(nèi)存大小設(shè)置

堆一旦被創(chuàng)建，它的大小也就確定了京景，初始內(nèi)存默認(rèn)為電腦物理內(nèi)存大小的1/64窿冯，最大內(nèi)存默認(rèn)為電腦物理內(nèi)存的1/4，但是堆空間的大小是可以調(diào)節(jié)确徙，接下來(lái)我們來(lái)演示一下醒串。

準(zhǔn)備工具

JDK自帶內(nèi)存分析的工具:在已安裝JDK的bin目錄下找到jvisualvm.exe。打開(kāi)該軟件鄙皇，下載插件Visual GC芜赌，一定要點(diǎn)擊檢查最新版本，否則會(huì)導(dǎo)致安裝失敗伴逸。

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安裝完重啟jvisualvm

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代碼樣例

public class HeapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("start...");
        try {
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("end...");
    }
}

IDEA設(shè)置

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• -Xms10m用于表示堆區(qū)的起始內(nèi)存為10m缠沈，等價(jià)于-XX:InitialHeapSize；
• -Xmx10m用于表示堆區(qū)的最大內(nèi)存為10m错蝴，等價(jià)于-XX:MaxHeapSize洲愤；
• 其中-X是JVM的運(yùn)行參數(shù)，ms是memory start

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通常會(huì)將-Xms和-Xmx兩個(gè)參數(shù)配置相同的值顷锰，其目的就是為了能夠在java垃圾回收機(jī)制清理完堆區(qū)后不需要重新分隔計(jì)算堆區(qū)的大小柬赐，從而提高性能。

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啟動(dòng)程序

啟動(dòng)程序之后去jvisualvm查看

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一旦堆區(qū)中的內(nèi)存大小超過(guò)-Xmx所指定的最大內(nèi)存時(shí)官紫，將會(huì)拋出OOM(Out Of MemoryError)異常躺率。

堆的分代

存儲(chǔ)在JVM中的java對(duì)象可以被劃分為兩類：

• 一類是生命周期較短的瞬時(shí)對(duì)象玛界，這類對(duì)象的創(chuàng)建和消亡都非常迅速；
• 另一類是生命周期非常長(zhǎng)悼吱，在某些情況下還能與JVM的生命周期保持一致堂飞；

堆區(qū)分代

經(jīng)研究表明70%-99%的對(duì)象屬于臨時(shí)對(duì)象圃泡，為了提高GC的性能张足，Hotspot虛擬機(jī)又將堆區(qū)進(jìn)行了進(jìn)一步劃分蛙讥。

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如圖所示，堆區(qū)又分為年輕代（YoungGen）和老年代（OldGen）遇西；其中年輕代又分為伊甸園區(qū)（Eden）和幸存者區(qū)（Survivor）；幸存者區(qū)分為幸存者0區(qū)（Survivor0粱檀，S0）和幸存者1區(qū)（Survivor1洲敢，S1），有時(shí)也叫from區(qū)和to區(qū)茄蚯。

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分代完成之后压彭，GC時(shí)主要檢測(cè)新生代Eden區(qū)。

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「統(tǒng)一概念：」
新生區(qū)<=>新生代<=>年輕代
養(yǎng)老區(qū)<=>老年區(qū)<=>老年代

幾乎所有的Java對(duì)象都是在Eden區(qū)被new出來(lái)的渗常，有的大對(duì)象在該區(qū)存不下可直接進(jìn)入老年代壮不。絕大部分的Java對(duì)象都銷毀在新生代了（IBM公司的專門研究表明，新生代80%的對(duì)象都是“朝生夕死”的）皱碘。

新生代與老年代在堆結(jié)構(gòu)的占比

• 默認(rèn)參數(shù)-XX:NewRatio=2询一，表示新生代占1，老年代占2癌椿，新生代占整個(gè)堆的1/3健蕊；
• 可以修改-XX:NewRatio=4，表示新生代占1踢俄，老年代占4绊诲，新生代占整個(gè)堆的1/5;

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該參數(shù)在開(kāi)發(fā)中一般不會(huì)調(diào)整，如果生命周期長(zhǎng)的對(duì)象偏多時(shí)可以選擇調(diào)整褪贵。

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Eden與Survivor在堆結(jié)構(gòu)的占比

在HotSpot中，Eden空間和另外兩個(gè)Survivor空間所占的比例是8：1：1（測(cè)試的時(shí)候是6：1：1）抗俄，開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)選項(xiàng)-XX:SurvivorRatio調(diào)整空間比例脆丁，如-XX:SurvivorRatio=8

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可以在cmd中通過(guò)jps 查詢進(jìn)程號(hào)-> jinfo -flag NewRatio(SurvivorRatio) + 進(jìn)程號(hào) 查詢配置信息

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-Xmn設(shè)置新生代最大內(nèi)存大小（默認(rèn)就好）动雹，如果既設(shè)置了該參數(shù)槽卫，又設(shè)置了NewRatio的值，則以該參數(shù)設(shè)置為準(zhǔn)胰蝠。

查看設(shè)置的參數(shù)

以上邊的代碼為例：設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)-XX:+PrintGCDetails歼培；可在cmd窗口中輸入jps查詢進(jìn)程號(hào)震蒋，然后通過(guò)jstat -gc 進(jìn)程id指令查看進(jìn)程的內(nèi)存使用情況。

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圖解對(duì)象分配過(guò)程

對(duì)象分配過(guò)程

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1. new的對(duì)象先放伊甸園區(qū)躲庄，此區(qū)有大小限制查剖；
2. 當(dāng)伊甸園的空間填滿時(shí)，程序繼續(xù)創(chuàng)建對(duì)象噪窘，JVM的垃圾回收器將對(duì)伊甸園區(qū)進(jìn)行垃圾回收（Minor GC笋庄，也叫YGC)：將伊甸園區(qū)中的不再被其他對(duì)象所引用的對(duì)象進(jìn)行銷毀，將未被銷毀的對(duì)象移動(dòng)到幸存者0區(qū)并分配age倔监；
3. 然后再加載新的對(duì)象放到伊甸園區(qū)直砂；
4. 如果再次觸發(fā)垃圾回收，將此次未被銷毀的對(duì)象和上一次放在幸存者0區(qū)且此次也未被銷毀的對(duì)象一齊移動(dòng)到幸存者一區(qū)浩习，此時(shí)新對(duì)象的age為1静暂，上次的對(duì)象的age加1變?yōu)?；
5. 如果再次經(jīng)歷垃圾回收谱秽，此時(shí)會(huì)重新放回幸存者0區(qū)洽蛀，接著再去幸存者1區(qū)，age也隨之增加弯院；
6. 默認(rèn)當(dāng)age為15時(shí)辱士，未被回收的對(duì)象將移動(dòng)到老年區(qū)√可以通過(guò)設(shè)置參數(shù)來(lái)更改默認(rèn)配置：-XX:MaxTenuringThreshold=<N>颂碘；該過(guò)程稱為晉升（promotion)；
7. 在養(yǎng)老區(qū)椅挣，相對(duì)悠閑头岔，當(dāng)老年區(qū)內(nèi)存不足時(shí)，再次觸發(fā)GC（Major GC）鼠证，進(jìn)行養(yǎng)老區(qū)的內(nèi)存清理峡竣；
8. 若養(yǎng)老區(qū)執(zhí)行了Major GC之后發(fā)現(xiàn)依然無(wú)法進(jìn)行對(duì)象的保存，就會(huì)產(chǎn)生OOM異常量九。

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S0适掰，S1滿時(shí)不會(huì)觸發(fā)YGC，但是YGC會(huì)回收S0荠列，S1的對(duì)象类浪。

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「總結(jié)」

• 針對(duì)幸存者s0，s1區(qū)：復(fù)制之后有交換肌似，誰(shuí)空誰(shuí)是to费就；
• 關(guān)于垃圾回收：頻繁在新生區(qū)收集，很少在養(yǎng)老區(qū)收集川队，幾乎不再永久區(qū)/元空間收集力细。

對(duì)象特殊情況分配過(guò)程

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1. 新對(duì)象申請(qǐng)內(nèi)存睬澡，如果Eden放的下，則直接存入Eden眠蚂；如果存不下則進(jìn)行YGC煞聪；
2. YGC之后如果能存下則放入Eden，如果還存不下（為超大對(duì)象）河狐，則嘗試存入Old區(qū)米绕；
3. 如果Old區(qū)可以存放，則存入馋艺；如果不能存入栅干，則進(jìn)行Full GC；
4. Full GC之后如果可以存入Old區(qū)捐祠，則存入碱鳞；如果內(nèi)存空間還不夠，則OOM踱蛀；
5. 圖右側(cè)為YGC的流程圖：當(dāng)YGC之后未銷毀的對(duì)象放入幸存者區(qū)窿给，此時(shí)如果幸存者區(qū)的空間可以裝下該對(duì)象，則存入幸存者區(qū)率拒，否則崩泡，直接存入老年代；
6. 當(dāng)在幸存者區(qū)的對(duì)象超過(guò)閾值時(shí)猬膨，可以晉升為老年代角撞，未達(dá)到閾值的依舊在幸存者區(qū)復(fù)制交換。

內(nèi)存分配策略

針對(duì)不同年齡段的對(duì)象分配原則如下：

1. 優(yōu)先分配到Eden勃痴；
2. 大對(duì)象直接分配到老年代：盡量避免程序中出現(xiàn)過(guò)多的大對(duì)象谒所；
3. 長(zhǎng)期存活的對(duì)象分配到老年代；
4. 動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判斷：如果Survivor區(qū)中相同年齡的所有對(duì)象大小的總和大于Survivor空間的一半沛申，年齡大于或等于該年齡的對(duì)象可以直接進(jìn)入到老年代劣领。無(wú)需等到MaxTenuringThreshold中要求的年齡；

數(shù)值變小原理

代碼樣例铁材，設(shè)置參數(shù):-Xms600m尖淘，-Xmx600m

public class HeapSpaceInitial {
    public static void main(String[] args) {

        //返回Java虛擬機(jī)中的堆內(nèi)存總量
        long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
        //返回Java虛擬機(jī)試圖使用的最大堆內(nèi)存量
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;

        System.out.println("-Xms : " + initialMemory + "M");
        System.out.println("-Xmx : " + maxMemory + "M");

        try {
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
//執(zhí)行結(jié)果
-Xms : 575M
-Xmx : 575M

明明設(shè)置的600M，怎么變成575M了呢著觉？這是因?yàn)樵诙褍?nèi)存存取數(shù)據(jù)時(shí)村生，新生代里邊只有伊甸園和幸存者1區(qū)或者是幸存者2區(qū)存儲(chǔ)對(duì)象，所以會(huì)少一個(gè)幸存者區(qū)的內(nèi)存空間固惯。

GC

JVM進(jìn)行GC時(shí)，并非每次都對(duì)新生代缴守、老年代葬毫、方法區(qū)（永久代镇辉、元空間）這三個(gè)區(qū)域一起回收，大部分回收是指新生代贴捡。

針對(duì)HotSpot VM的實(shí)現(xiàn)忽肛，它里面的GC按照回收區(qū)域又分為兩大種類型：一種是部分收集（Partial GC），一種是整堆收集（Full GC）

Partial GC

部分收集：不是完整收集整個(gè)Java堆的垃圾收集烂斋。其中又分為：

• 新生代收集（Minor GC/Young GC）：只是新生代的垃圾收集屹逛；
• 老年代收集（Major GC/Old GC）：只是老年代的垃圾收集；
• 混合收集（Mixed GC）：收集整個(gè)新生代以及部分老年代的垃圾收集汛骂，只有G1 GC （按照region劃分新生代和老年代的數(shù)據(jù)）會(huì)有這種行為罕模。

目前，只有CMS GC會(huì)有單獨(dú)收集老年代的行為帘瞭；很多時(shí)候Major GC會(huì)和Full GC 混淆使用淑掌，需要具體分辨是老年代回收還是整堆回收。

Full GC

整堆收集（Full GC）：整個(gè)java堆和方法區(qū)的垃圾收集蝶念。

觸發(fā)機(jī)制

年輕代GC（Minor GC）觸發(fā)機(jī)制

1. 當(dāng)年輕代空間不足時(shí)抛腕，就會(huì)觸發(fā)Minor GC，這里的年輕代滿指的是Eden代滿媒殉，Survivor滿不會(huì)引發(fā)GC担敌。(每次Minor GC會(huì)清理年輕代的內(nèi)存，Survivor是被動(dòng)GC廷蓉，不會(huì)主動(dòng)GC)
2. 因?yàn)?code>Java對(duì)象大多都具備“朝生夕滅”的特性全封，所以Minor GC非常頻繁，一般回收速度也比較快苦酱。
3. Minor GC會(huì)引發(fā)STW（Stop The World）售貌，暫停其他用戶的線程，等垃圾回收結(jié)束疫萤，用戶線程才恢復(fù)運(yùn)行颂跨。

老年代GC(Major GC/Full GC)觸發(fā)機(jī)制

1. 指發(fā)生在老年代的GC，對(duì)象從老年代消失時(shí)扯饶，Major GC或者Full GC發(fā)生了恒削；
2. 出現(xiàn)了Major GC，經(jīng)常會(huì)伴隨至少一次的Minor GC（不是絕對(duì)的尾序，在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接進(jìn)行Major GC的策略選擇過(guò)程）钓丰，也就是老年代空間不足時(shí)，會(huì)先嘗試觸發(fā)Minor GC每币。如果之后空間還不足携丁，則觸發(fā)Major GC；
3. Major GC速度一般會(huì)比Minor GC慢10倍以上，STW時(shí)間更長(zhǎng)梦鉴；
4. 如果Major GC后李茫，內(nèi)存還不足，就報(bào)OOM了肥橙。

Full GC觸發(fā)機(jī)制

觸發(fā)Full GC執(zhí)行的情況有以下五種：

1. 調(diào)用System.gc()時(shí)魄宏，系統(tǒng)建議執(zhí)行Full GC，但是不必然執(zhí)行存筏；
2. 老年代空間不足宠互；
3. 方法區(qū)空間不足；
4. 通過(guò)Minor GC后進(jìn)入老年代的平均大小小于老年代的可用內(nèi)存椭坚；
5. 由Eden區(qū)予跌，Survivor S0（from）區(qū)向S1（to）區(qū)復(fù)制時(shí)，對(duì)象大小大于To Space可用內(nèi)存藕溅，則把該對(duì)象轉(zhuǎn)存到老年代匕得，且老年代的可用內(nèi)存小于該對(duì)象大小。

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Full GC是開(kāi)發(fā)或調(diào)優(yōu)中盡量要避免的巾表，這樣暫停時(shí)間會(huì)短一些汁掠。

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以上就是今天的所有內(nèi)容了，如果你有不同的意見(jiàn)或者更好的idea集币，歡迎聯(lián)系阿Q：qingqing-4132考阱，阿Q期待你的到來(lái)！

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