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简单说说JVM堆区的相关知识

2024-04-02 19:55

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一、堆概述

一个jvm实例（进程）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启动时即被创建，其空间大小也就被确定了
《java虚拟机规范》规定，堆可以处于物理上不连续的内存空间，但在逻辑上它应该被称为连续的
所有线程共享java堆，在这里和可以划分线程私有的缓冲区（tlab）
所有对象实例以及数组都应在运行时分配在堆中
方法结束后，堆中的对象不会马上被移除，仅仅在垃圾收集时候才会被移除
堆是gc执行垃圾回收的重点区域

1.1 堆内存细分

现代垃圾收集器大部分基于分代收集理论设计，堆空间细分为：

java 7 之前堆内存逻辑分为：新生区+老年区+永久区
java 8 之后内存逻辑上分为：新生区+老年区+元空间

使用下面命令设置堆空间初始化 10m，最大空间 10m


-Xms10m -Xmx10m

使用java visual 查看 visual gc

可以看出通过参数设置的内存大小只与新生代（Eden+s0+s1 ），老年代有关，而在逻辑上还要加上元空间。

1.2 堆空间大小的设置

1.2.1 通过参数设置


-Xms 用来设置堆空间（年轻代+老年代）的初始内存大小
  -X 是jvm的运行参数
  ms 是memory start
  
-Xmx 用来设置堆空间（年轻代+老年代）的初始内存大小

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

1.2.2 默认空间大小

初始化内存大小为物理内存的 1/64
最大内存大小为物理内存大小 1/4

使用一下代码查看当前jvm初始化内存与最大内存



public class Test9 {

    public static void main(String[] args) {
        //返回jvm中的内存总量（字节）
          long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1024;
        //虚拟机将尝试使用最大堆内存
         long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory()/1024/1024;
        System.out.println("-Xms:"+initialMemory+"m");

        System.out.println("-Xmx:"+maxMemory+"m");


        System.out.println("系统大小："+initialMemory*64/1024+"G");
        System.out.println("系统大小："+maxMemory*4/1024+"G");

    }

}

结果（本机运行内存为 8g）

1.2.3 通过参数设置堆空间大小后内存不一致问题

设置300

查看



public class Test9 {

    public static void main(String[] args) {
        //返回jvm中的内存总量（字节）
        long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
        //虚拟机将尝试使用最大堆内存
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
        
        System.out.println("-Xms:" + initialMemory + "m");

        System.out.println("-Xmx:" + maxMemory + "m");
        
    }

}

结果

分析

在vm参数设置里面加上


-XX:+PrintGCDetails

再次运行程序查看

原理

新生代的s0 和 s1 只能有一个生效

1.3 年轻代与年老代

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。

另外一类是对象生命周期非常长。

jvm堆区再次进行细分可以分为年轻代与老年代
其中年轻代可以划分为Eden空间，survivor0空间和survivor1空间（有时也叫 from区，to区）

新生代与老年代空间大小默认是 1：2

可以通过 -XX：NewRation设置新生代与老年代的比例，默认值是2.（一般都不会去设置）

Eden与s0,s1 的内存默认分配比例为 8:1:1

1.4 对象分配过程

1.new的对象先放伊甸区，此区有大小限制

2.当伊甸区满的时候，程序需要创建时，jvm的垃圾回收将对伊甸园区进行垃圾回收（minor gc）

3.然后将伊甸园中的剩余对象移动到辛存者0

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

5.再次经历垃圾回收会重新放回辛存者0区

6.当在辛存者区达到15次时，就可以去老年区了

可以设置参数：-XX：MaxTenuringThreshold=

7.当养老区内存不足时，再次触发GC：major GC，进行养老区的内存处理

8.若养老区进行处理后，依然无法进行对象的保存，就会产生00m异常


java.lang.outofMemoryError:java heap space

9.总结

针对幸存者s0,s1区总结：复制之后有交换谁空谁是to
垃圾回收：频繁在新生区收集,很少在养老区收集，几乎不再永久区/元空间收集

10.流程

当Eden满时，会触发MinorGC算法来回收memory，旨在清理掉再无引用的数据（在内存里是Tree），意图存储到S0. 若此时S0也满了，会再次MinorGC意图回收S0无引用的数据，把有引用的数据移动到S1。如果S1够用，此时会清空S0；如果S1满了，会回滚刚存入S1的数据，直接把本次GC的数据存入Old区，S0保持刚刚MinorGC时的状态。延伸：如果Old也满了，会触发MajorGC，如果还是不够，则存入Permanent Generate，不幸这里也满了，会在允许的范围内按照内置的规则自动增长，可能不会发生GC，也可能会。当增长的量不够存时，会触发Full GC。若FullGC后还是不够存，自动增长的量也超过了允许的范围，则发生内存溢出。还有一种情况，就是分配的线程栈处于很深的递归或死循环时，会发生栈内存溢出。