JVM运行时数据区篇(堆空间基本概述)

Posted 2021-10-02 ProChick

堆空间基本概述

• • 1.什么是堆空间？
  • 2.堆存储程序示例
  • 3.堆的内存结构
  • 4.堆的内存设置
  • 5.堆空间的分代

1.什么是堆空间？

• 一个Java程序进程对应一个JVM实例、一个运行时数据区( Runtime类 )，同时又包含多个线程，这些线程共享唯一的方法区和堆空间，每个线程又包含了程序计数器、本地方法栈和虚拟机栈
• 每一个JVM实例只存在一个堆内存，堆也是Java内存管理的核心区域
• 堆区在JVM启动的时候就被创建，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
• JVM规范表明，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
• JVM规范表明，所有对象实例以及数组都应当在运行时分配在堆上。但从实际使用的角度看，只能说“几乎”所有对象实例以及数组都被分配在堆中，但也有可能分配在栈上
• 数组或对象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( 狭义看法 )
• 堆空间被所有的线程所共享，但其实在堆空间中还可以划分出来线程私有的缓冲区( TLAB：Thread Local Allocation Buffer )。所以严格意义上来说，堆空间不一定是所有线程共享的， 因为TLAB线程私有的缓冲区在堆空间中是独有的
• 在方法结束后，堆中的对象不会马上被移除，而是在垃圾收集的时候才会被移除
• 堆空间是GC( Garbage Collection )执行垃圾回收的重点区域

2.堆存储程序示例

• 对象在堆中的存储情况

  public class SimpleHeap {
      public static void main(String[] args) {
          SimpleHeap sl = new SimpleHeap(1);
          SimpleHeap s2 = new SimpleHeap(2);
      }
  }
  

  

• 查看进程的堆内存大小

  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...");
      }
  }
  

  设置堆内存的大小

  

  使用工具查看：在JDK的bin目录下有个叫做 jvisualvm 的可执行程序

  

3.堆的内存结构

• JDK7以及之前的版本中

  这里指的是逻辑上的划分，因为永久代实际上是在方法区落地实现的

  分区名	别名	英文名
  新生区	新生代、年轻代	Young Generation Space
  养老区	老年区、老年代	Tenure generation Space
  永久区	永久代	Permanent Space

  

• JDK8以及之后的版本中

  这里指的是逻辑上的划分，因为元空间实际上是在方法区落地实现的

  分区名	别名	英文名
  新生区	新生代、年轻代	Young Generation Space
  养老区	老年区、老年代	Tenure generation Space
  元空间	元空间	Meta Space

  

4.堆的内存设置

• 堆空间的内存大小在JVM启动时就已经设定好了，默认情况下：初始内存大小为( 主机物理内存大小/64 )、最大内存大小为( 主机物理内存大小/4 )

• 我们还可以手动的通过 “-Xmx” 和 “-Xms” 两个JVM参数来进行设置

  在实际开发中，通常会将这两个参数配置相同的值，其目的就是为了能够在Java垃圾回收机制清理完堆区后不需要重新计算堆区的大小、重新调整堆的大小，从而提高用户访问性能

  # 设置堆的起始内存，等价于-XX:InitialHeapSize
  -Xms666m
  
  # 设置堆的最大内存，等价于-XX:MaxHeapSize
  -Xmx666m
  

• 查看堆内存的分配情况

  通过代码查看

  public class HeapMemory{
      public static void main(String[] args) {
          // 返回Java虚拟机初始化堆内存总量
          long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
          // 返回Java虚拟机最大堆内存总量
          long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
  		
          // 打印数据
          System.out.println("-Xms : " + initialMemory + "M");
          System.out.println("-Xmx : " + maxMemory + "M");
          System.out.println("系统内存大小为：" + initialMemory * 64.0 / 1024 + "G");
          System.out.println("系统内存大小为：" + maxMemory * 4.0 / 1024 + "G");
      }
  }
  

  通过命令查看

  

  控制台打印

  

• 一旦堆空间中的内存大小超过了它所指定的最大内存时，将会抛出OOM异常

  public class TestOverFlow {
      public static void main(String[] args) {
          List<String> list = new ArrayList<>();
  
          while(true){
              list.add(new String("hello oom"));
          }
      }
  }
  

  

5.堆空间的分代

• 我们可以把存储在JVM中的Java对象划分为两类

  • 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
  • 一类是生命周期非常长的对象，在某些极端情况下还可能与JVM的生命周期保持一致

• 存储在年轻代 Eden 区的对象如果发现没有被 GC 回收，那么它们会被转移到 Survivor0 区或 Survivor1 区存储，如果 Survivor 区的对象也没有被 GC 回收则最终会将它转移到 OldGen 区

  

• 配置新生代与老年代在堆结构的占比

  

  • 在HotSpot VM中，新生代和老年代的空间默认占比为是 1 : 2

    主要通过 -XX:NewRatio 参数设置，例如： -XX:NewRatio=4，代表新生代占1/5，老年代占4/5，默认 -XX:NewRatio=2

    

  • 在HotSpot VM中，Eden空间和另外两个Survivor空间默认的占比为是 8 : 1 : 1( 官网所说 )，但实际上是 6 : 1 : 1

    主要通过 -XX:SurvivorRatio 参数设置，默认 -XX:SurvivorRatio=8

    

  • 几乎所有的Java对象都是在 Eden 区被创建出来的，而绝大部分的Java对象又都销毁在新生代了

  • 我们还可以使用参数 -Xmn 设置新生代最大内存大小,，但这个参数一般使用默认值就好了