运行时内存数据区之堆(一)

堆(Heap)

堆的核心概述

  • 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)
  • 我要说的是:“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。一从实际使用角度看的。
  • 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。

内存细分

现代垃圾收集器大部分都基于分代收集理论设计,堆空间细分为:

约定:

新生区/新生代/年轻代

养老区/老年区/老年代

永久区/永久代

设置堆内存大小与OOM

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,大家可以通过选项"-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

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JM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(0ldGen)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-X: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-X: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-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。

  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(Minor GC),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。
    1. 可以设置参数:-XX:MaxTenuringThreshold=<N>进行设置.
  1. 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。
  2. 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

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,很少在养老区收集,几乎不在永久区元空间收集。

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