堆的概述

• 一個Java程序的運(yùn)行對應(yīng)一個進(jìn)程；
• 一個進(jìn)程對應(yīng)著一個JVM實(shí)例（JVM的啟動由引導(dǎo)類加載器加載啟動），同時也對應(yīng)著多個線程；
• 一個JVM實(shí)例擁有一個運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime類，為餓漢式單例類）；
• 一個運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)中的堆和方法區(qū)是多線程共享的，而本地方法棧、虛擬機(jī)棧、程序計數(shù)器是線程私有的。

堆內(nèi)存大小設(shè)置

準(zhǔn)備工具

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

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

啟動程序

堆的分代

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

堆區(qū)分代

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，表示新生代占1，老年代占2，新生代占整個堆的1/3；
• 可以修改-XX:NewRatio=4，表示新生代占1，老年代占4，新生代占整個堆的1/5;

Eden與Survivor在堆結(jié)構(gòu)的占比

查看設(shè)置的參數(shù)

圖解對象分配過程

對象分配過程

1. new的對象先放伊甸園區(qū)，此區(qū)有大小限制；
2. 當(dāng)伊甸園的空間填滿時，程序繼續(xù)創(chuàng)建對象，JVM的垃圾回收器將對伊甸園區(qū)進(jìn)行垃圾回收（Minor GC，也叫YGC)：將伊甸園區(qū)中的不再被其他對象所引用的對象進(jìn)行銷毀，將未被銷毀的對象移動到幸存者0區(qū)并分配age；
3. 然后再加載新的對象放到伊甸園區(qū)；
4. 如果再次觸發(fā)垃圾回收，將此次未被銷毀的對象和上一次放在幸存者0區(qū)且此次也未被銷毀的對象一齊移動到幸存者一區(qū)，此時新對象的age為1，上次的對象的age加1變?yōu)?；
5. 如果再次經(jīng)歷垃圾回收，此時會重新放回幸存者0區(qū)，接著再去幸存者1區(qū)，age也隨之增加；
6. 默認(rèn)當(dāng)age為15時，未被回收的對象將移動到老年區(qū)?？梢酝ㄟ^設(shè)置參數(shù)來更改默認(rèn)配置：-XX:MaxTenuringThreshold=<N>；該過程稱為晉升（promotion)；
7. 在養(yǎng)老區(qū)，相對悠閑，當(dāng)老年區(qū)內(nèi)存不足時，再次觸發(fā)GC（Major GC），進(jìn)行養(yǎng)老區(qū)的內(nèi)存清理；
8. 若養(yǎng)老區(qū)執(zhí)行了Major GC之后發(fā)現(xiàn)依然無法進(jìn)行對象的保存，就會產(chǎn)生OOM異常。

• 針對幸存者s0，s1區(qū)：復(fù)制之后有交換，誰空誰是to；
• 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，幾乎不再永久區(qū)/元空間收集。

對象特殊情況分配過程

1. 新對象申請內(nèi)存，如果Eden放的下，則直接存入Eden；如果存不下則進(jìn)行YGC；
2. YGC之后如果能存下則放入Eden，如果還存不下（為超大對象），則嘗試存入Old區(qū)；
3. 如果Old區(qū)可以存放，則存入；如果不能存入，則進(jìn)行Full GC；
4. Full GC之后如果可以存入Old區(qū)，則存入；如果內(nèi)存空間還不夠，則OOM；
5. 圖右側(cè)為YGC的流程圖：當(dāng)YGC之后未銷毀的對象放入幸存者區(qū)，此時如果幸存者區(qū)的空間可以裝下該對象，則存入幸存者區(qū)，否則，直接存入老年代；
6. 當(dāng)在幸存者區(qū)的對象超過閾值時，可以晉升為老年代，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

1. 優(yōu)先分配到Eden；
2. 大對象直接分配到老年代：盡量避免程序中出現(xiàn)過多的大對象；
3. 長期存活的對象分配到老年代；
4. 動態(tài)對象年齡判斷：如果Survivor區(qū)中相同年齡的所有對象大小的總和大于Survivor空間的一半，年齡大于或等于該年齡的對象可以直接進(jìn)入到老年代。無需等到MaxTenuringThreshold中要求的年齡；

數(shù)值變小原理

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

GC

Partial GC

• 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）：只是老年代的垃圾收集；
• 混合收集（Mixed GC）：收集整個新生代以及部分老年代的垃圾收集，只有G1 GC （按照region劃分新生代和老年代的數(shù)據(jù)）會有這種行為。

Full GC

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，就會觸發(fā)Minor GC，這里的年輕代滿指的是Eden代滿，Survivor滿不會引發(fā)GC。(每次Minor GC會清理年輕代的內(nèi)存，Survivor是被動GC，不會主動GC)
2. 因?yàn)?/span>Java對象大多都具備“朝生夕滅”的特性，所以Minor GC非常頻繁，一般回收速度也比較快。
3. Minor GC會引發(fā)STW（Stop The World），暫停其他用戶的線程，等垃圾回收結(jié)束，用戶線程才恢復(fù)運(yùn)行。

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，對象從老年代消失時，Major GC或者Full GC發(fā)生了；
2. 出現(xiàn)了Major GC，經(jīng)常會伴隨至少一次的Minor GC（不是絕對的，在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接進(jìn)行Major GC的策略選擇過程），也就是老年代空間不足時，會先嘗試觸發(fā)Minor GC。如果之后空間還不足，則觸發(fā)Major GC；
3. Major GC速度一般會比Minor GC慢10倍以上，STW時間更長；
4. 如果Major GC后，內(nèi)存還不足，就報OOM了。

Full GC觸發(fā)機(jī)制

1. 調(diào)用System.gc()時，系統(tǒng)建議執(zhí)行Full GC，但是不必然執(zhí)行；
2. 老年代空間不足；
3. 方法區(qū)空間不足；
4. 通過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；
5. 由Eden區(qū)，Survivor S0（from）區(qū)向S1（to）區(qū)復(fù)制時，對象大小大于To Space可用內(nèi)存，則把該對象轉(zhuǎn)存到老年代，且老年代的可用內(nèi)存小于該對象大小。

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