Java 堆内存分析

堆是GC（垃圾收集器）执行垃圾回收的重点区域, 所以今天我们着重讲下堆内存

自己的项目，如果出现OOM或者出现内存泄露,一定是出在堆内存上，因为堆是JVM中最大的一块内存空间，所有线程共享Java堆，物理上不连续的逻辑上连续的内存空间，几乎所有的实例都在这里分配内存，在方法结束后，堆中的对象不会马上删除，仅仅在垃圾收集的时候被删除

1.JVM堆内存结构

堆的内存结构如下：

如果把JVM的堆 划分区间展开来说， 就是下面的图

Java7及以前将堆空间逻辑上分成三部分：

• 新生区 eden+from+to
  • 年轻代又分为Eden和Survivor区。Survivor区由FromSpace和ToSpace组成。Eden区占大容量，Survivor两个区占小容量，默认比例是8:1:1
• 老年区 Old
  • 较大的对象数据,年轻代存不下会放入老年代
  • 存活很久,没有被清除掉的对象也会放入老年代
• 永久代 Perm
  • 永久代，也称为方法区，存储程序运行时长期存活的对象，比如类的元数据、方法、常量、属性等

Java8及以后将堆内存逻辑上分为：

• 新生区 eden+from+to
  • 还是原来的逻辑新生代
• 老年区 Old
• 元空间 Metaspace
  • JDK1.8版本废弃了永久代，替代的是元空间（MetaSpace）
  • 元空间与永久代上类似，都是方法区的实现
  • 他们最大区别是：元空间并不在JVM中，而是使用本地内存
  • 参数-MetaspaceSize ：初始化元空间大小，控制发生GC阈值
  • 参数-MaxMetaspaceSize ： 限制元空间大小上限，防止异常占用过多物理内存

2.Java堆对象分代

为什么根据对象要分代 ?
将对象根据存活概率进行分类，对存活时间长的对象，放到固定区，从而减少扫描垃圾时间及GC频率。针对分类进行不同的垃圾回收算法，对算法扬长避短。

具体怎么分代?
JVM内存划分为堆内存和非堆内存，堆内存分为年轻代（Young Generation）、老年代（Old Generation），非堆内存就一个永久代（Permanent Generation）

• 堆大小 = 新生代 + 老年代
  • 堆的大小可通过参数–Xms（堆的初始容量）、-Xmx（堆的最大容量） 来指定。
• 新生代 ( Young ) 被细分为 Eden 和 两个 Survivor 区域，又称作 from 和 to以示区分。
  • 默认的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 。(可以配置参数 –XX:SurvivorRatio 控制)
• Eden区 占有 8/10 的新生代空间大小，from-to 各自占用 1/10 的新生代空间大小。
• JVM 每次只会使用 Eden 和其中的一块 Survivor 区域来为对象服务
  • 所以无论什么时候，总是有一块 Survivor 区域是空闲着的。
• 新生代实际可用的内存空间为 9/10 ( 即90% )的新生代空间。

为什么survivor分为两块相等大小的幸存空间？
主要为了解决碎片化。如果内存碎片化严重，也就是两个对象占用不连续的内存，已有的连续内存不够新对象存放，就会触发GC

怎么确定对象的归属哪一代

• 新生成的对象首先放到年轻代Eden区，当Eden空间满了，触发Minor GC 清理年轻代
• 存活下来的对象移动到Survivor0区，Survivor0区满后触发执行Minor GC 清理老年代
• Survivor0区存活对象移动到Suvivor1区，这样保证了一段时间内总有一个survivor区为空。
• 经过多次Minor GC仍然存活的对象移动到老年代。
• 老年代存储长期存活的对象，占满时会触发Major GC=Full GC 清理整个堆空间，包括年轻代和永久代
• GC期间会停止所有线程任务 STW , 等待GC完成，所以对响应要求高的应用尽量减少发生Major GC，避免响应超时。

3.JVM堆内存参数

有这这些参数,我们就可以在用用程序中配置JVM参数,从而得到我们想要的jvm配置,出了问题的时候也能够很快的定位问题

3.程序配置 打印GC参数及日志

设置JVM运行参数

-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M  -Xmn10M -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:SurvivorRatio=8

下一篇,我们着重讲下 对内存的垃圾回收算法, 到底什么算堆内的垃圾对象, 垃圾到底是怎么被jvm回收的