jvm 堆

今天我们只说java的堆。java虚拟机其实由很多部分组成，而堆只是其中一部分，但是也是很重要的一部分。尤其是面试经常会问！堆的核心概述（注意“可能”、“几乎”这几个关键字，后面会谈到）

1）、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。
2）.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）
3）.《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。
4）.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）。
5）.《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。——从实际使用角度看的。
6）.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。
7）.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。
8）.堆，是GC（Garbage Collection，垃圾收集器）执行垃圾回收的重点区域。

字节码文件，new关键字就是在堆中开辟了一块空间。（堆创建对象，栈引用类型变量指向堆，方法区存放类及其方法实现）

现在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： （1）java7及之前堆内存逻辑上分为三部分：新生区+养老区+永久区 Young Generation Space，新生区，Young/New 又被划分为Eden区和Survivor区
Tenure generation space，养老区，
Old/Tenure Permanent Space，永久区，Perm

java8及之后堆内存逻辑上分为三部分：新生区+养老区+元空间 Young Generation Space，新生区，Young/New 又被划分为Eden区和Survivor区 Tenure generation space，养老区，Old/Tenure Meta Space，元空间，Meta 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

.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（新生代+老年代）。 “-Xms”用于表示堆区的起始内存，等价于-XX:InitialHeapSize “-Xmx”则用于表示堆区的最大内存，等价于-XX:MaxHeapSize -X 是jvm运行参数 ms 是memory start
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
查看设置的参数：方式一，jps ->jstat -gc 进程id；方式二，-XX:+PrintGCDetails

例如（默认是b，大小写皆可）：
-Xms1024
-Xms6166k
-Xms60m
-XX:InitialHeapSize=1024k

代码获取堆内存信息（假如说配置了jvm600M，用代码只能得出575M，说明有25M是s1或s0区，因为这两个区域只能同时使用一个）：

使用-XX:+PrintGCDetails参数，可以查看堆信息打印。（可以对比jstat -gs，查看堆信息，这两种方式是一样的）（-XX:+PrintGCDetails打印的新生代total，from和to区，只算一个，因为同一时间只会用到一个）

（后面有使用jstat详细方法）

1）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JVM的生命周期保持一致。
2）java堆区进一步细分的话，可以划分为年轻代（YoungGen）和老年代（OldGen）。
3）其中年轻代又可以划分为Eden空间、Survivor0空间和Survivor1空间（有时也叫作from区、to区）。

这个参数开发中一般不会去调，如果明确知道很多对象生命周期比较长，可以将老年代调大
默认-XX: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-XX: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。比如-XX:SurvivorRatio=8

jvm有个自适应的机制，可能配置了比例为8，但是实际上用工具看到的仍然是6:1:1，可以这样关掉自适应内存分配策略：-XX:-UseAdaptiveSizePolicy

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，直接设置比例即可，否则会跟“-XX:SurvivorRatio”冲突。

对象分配过程概述
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。
new的对象先放伊甸园区。此区有大小限制。
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。
然后将伊甸园区中的剩余对象移动到幸存者0区。
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区的对象，如果没有回收，就会放到幸存者1区。
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。
啥时候能去养老区呢？可以设置次数。默认是15次。 · 可以设置参数：-XX:MaxTenuringThreshold=进行设置。
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。
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。

注意：eden区满了之后会触发YGC/Minor GC，同时带着Survivor区GC。而Survivor区满了并不会触发GC，这并不意味着Survivor区不会GC，而是它的GC是eden区满了之后才会触发GC。Survivor区满了，对象会直接从eden区直接到老年代或者没有满15次直接到老年代（视情况而定，下面会提到）。

总结 1.针对幸存者s0，s1区的总结：复制之后有交换，谁空谁是to。 2.关于垃圾回收：频繁在新生区收集，很少在养老区收集，几乎不再永久区/元空间收集。 对象分配特殊情况

1）JVM在进行GC时，并非每次都对上面三个内存（新生代、老年代；方法区）区域一起回收的，大部分时候回收的都是指新生代。
2）针对HotSpot VM的实现，它里面的GC按照回收区域又分为两大种类型：一种是部分收集（Partial GC），一种是整堆收集（Full GC）。

2.1部分收集：不是完整收集整个java堆的垃圾收集。其中又分为：
2.1.1新生代收集（Minor GC / Young GC）：只是新生代（Eden、s0、s1）的垃圾收集。
2.1.2老年代收集（Major GC / Old GC）：只是老年代的垃圾收集。 目前，只有CMS GC会有单独收集老年代的行为。 注意，很多时候Major GC会和Full GC混淆使用，需要具体分辨是老年代回收还是整堆回收。
2.1.3混合收集（Mixed GC）：收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。 目前，只有G1 GC会有这种行为。

2.2整堆收集（Full GC）：收集整个java堆和方法区的垃圾收集。

1）.年轻代GC（Minor GC）触发机制： 当年轻代空间不足时，就会触发Minor GC，这里的年轻代满指的是Eden代满，Survivor满不会引发GC。（每次Minor GC会清理年轻代的内存。） 因为java对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快，这一定义既清晰又易于理解。 Minor GC会引发STW（stop the word），暂停其他用户的线程，等垃圾回收结束，用户线程才恢复运行。
2）.老年代GC（Major GC/Full GC）触发机制： 指发生在老年代的GC，对象从老年代消失时，我们说“Major GC”或“Full GC”发生了。 出现Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但非绝对的，在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程）。 也就是在老年代空间不足时，会尝试触发Minor GC。如果之后空间还不足，则触发Major GC。 Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。STW的时间更长。 如果Major GC后，内存还不足，就报OOM了。

3）.Full GC触发机制：（后面会细说） 触发Full GC执行的情况有以下五种：
（1）调用System.gc()时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行。
（2）老年代空间不足
（3）方法区空间不足
（4）通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存。
（5）由Eden区、survivor space0（From Space）区向survivor space1（To Space）区复制时，对象大小大于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小。 说明：full GC是开发或调优中尽量要避免的。这样暂时时间会短一些。 实例 （使用-XX:+PrintGCDetails，会打印GC情况）