JVM系列(二) Java 堆内存分析
创始人
2025-05-31 11:47:35
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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:
image.png

如果把JVM的堆 划分区间展开来说, 就是下面的图

image.png

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

参数示例描述说明
-verbose:gc控制台打印GC参数,一般都是自己测试时候用控制台输出
-XX:+PrintGCDetails触发GC时日志打印详细, 适合 线上,正式服务器打印gc日志
-Xms20M初始堆大小 20M
-Xmx20M最大堆大小20M 一般情况下-Xms和-Xmx这两个值设为相同大小
-Xmn10M新生代最大可用值10M, !!!注意采用 G1收集器不设置该参数
-XX:+PrintGC触发GC时日志打印
-XX:SurvivorRatio=8eden:from:to =8:1:1 也就是可用的也就90%
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryErroOOM时生成Dump文件 dump文件便于我们分析oom
-XX:NewRatio=2新生代:老年代 = 1:2

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

上一篇:kubernetes CKA练习

下一篇:Java类和对象

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