进程和堆

  1. 堆针对一个JVM进程来说是唯一的。也就是一个进程只有一个JVM实例，一个JVM实例中就有一个运行时数据区，一个运行时数据区只有一个堆和一个方法区。
  2. 但是进程包含多个线程，他们是共享同一堆空间的。
  3. 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。
  4. Java堆区在JVM启动的时候即被创建，其空间大小也就确定了，堆是JVM管理的最大一块内存空间，并且堆内存的大小是可以调节的。
  5. 《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。
  6. 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）。
  7. 《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）
    • 从实际使用角度看：“几乎”所有的对象实例都在堆分配内存，但并非全部。因为还有一些对象是在栈上分配的（逃逸分析，标量替换）
  8. 数组和对象可能永远不会存储在栈上（不一定），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。
  9. 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。
    • 也就是触发了GC的时候，才会进行回收
    • 如果堆中对象马上被回收，那么用户线程就会收到影响，因为有stop the word

  10. 堆，是GC（Garbage Collection，垃圾收集器）执行垃圾回收的重点区域。 :::info 随着JVM的迭代升级，原来一些绝对的事情，在后续版本中也开始有了特例，变的不再那么绝对。 :::

    1. public class SimpleHeap {
    2. private int id;//属性、成员变量
    4. public SimpleHeap(int id) {
    5.     this.id = id;
    6. }
    8. public void show() {
    9.     System.out.println("My ID is " + id);
    10. }
    11. public static void main(String[] args) {
    12.     SimpleHeap sl = new SimpleHeap(1);
    13.     SimpleHeap s2 = new SimpleHeap(2);
    15.     int[] arr = new int[10];
    17.     Object[] arr1 = new Object[10];
    18. }
    19. }

    虚拟机堆 - 图1

    堆内存细分

    现代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：

  11. Java7 及之前堆内存逻辑上分为三部分：新生区+养老区+永久区（方法区的）

    • Young Generation Space 新生区 Young/New
      • 又被划分为Eden区和Survivor区，Survivor区如下图S0S1，表示From和To
    • Old generation space 养老区 Old/Tenure
    • Permanent Space 永久区 Perm，1.8之前永久代实现的方法区

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  1. Java 8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，又被划分为Eden区和Survivor区，Survivor区如下图S0S1，表示From和To
    • Old generation space 养老区
    • Meta Space 元空间 Meta

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可以说永久代或者元空间等同于方法区，不能说方法区等同于永久代。 方法区是JVM的规范，而永久代是jdk1.8以前Hotspot对于方法区的实现。在jdk1.7以前，字符串常量池就保存在里面。1.7以后提出了去永久代的概念，第一步做的就是将字符串常量池移到了堆中。

HotSpot虚拟机在1.8之后已经取消了永久代，改为元空间，类的元信息被存储在元空间中。元空间没有使用堆内存，而是与堆不相连的本地内存区域。所以，理论上系统可以使用的内存有多大，元空间就有多大，所以不会出现永久代存在时的内存溢出问题。这项改造也是有必要的，永久代的调优是很困难的，虽然可以设置永久代的大小，但是很难确定一个合适的大小，因为其中的影响因素很多，比如类数量的多少、常量数量的多少等。永久代中的元数据的位置也会随着一次full GC发生移动，比较消耗虚拟机性能。同时，HotSpot虚拟机的每种类型的垃圾回收器都需要特殊处理永久代中的元数据。将元数据从永久代剥离出来，不仅实现了对元空间的无缝管理，还可以简化Full GC以及对以后的并发隔离类元数据等方面进行优化

JVisualVM可视化查看堆内存

  1. 在JDK的bin目录中，有一个jvisualvm.exe文件，运行

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  1. 点击工具——插件——可用插件，选择Visual GC安装
  2. 安装完了重启
  3. 运行java程序，就能监控堆内存了

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设置堆内存大小

  1. 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”-Xms”和”-Xmx”来进行设置。
    • -Xms用于设置堆区（年轻代+老年代）的起始内存，等价于-XX:InitialHeapSize
    • -Xmx用于设置堆区（年轻代+老年代）的最大内存，等价于-XX:MaxHeapSize
  2. 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。
  3. 通常会将-Xms和-Xmx两个参数配置相同的值
    • 原因：假设两个不一样，初始内存小，最大内存大。在运行期间如果堆内存不够用了，会一直扩容直到最大内存。如果内存够用且多了，也会不断的缩容释放。频繁的扩容和释放造成不必要的压力，避免在GC之后调整堆内存给服务器带来压力。如果两个设置一样的就少了频繁扩容和缩容的步骤。内存不够了就直接报OOM
  4. 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

例子1：默认堆大小

  1. public class HeapSpaceInitial {
  2.     public static void main(String[] args) {
  4.         //返回Java虚拟机中的堆内存总量
  5.         long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
  6.         //返回Java虚拟机试图使用的最大堆内存量
  7.         long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
  9.         System.out.println("-Xms : " + initialMemory + "M");
  10.         System.out.println("-Xmx : " + maxMemory + "M");
  12.         System.out.println("系统内存大小为：" + initialMemory * 64.0 / 1024 + "G");
  13.         System.out.println("系统内存大小为：" + maxMemory * 4.0 / 1024 + "G");
  15.         try {
  16.             Thread.sleep(1000000);
  17.         } catch (InterruptedException e) {
  18.             e.printStackTrace();
  19.         }
  20.     }
  21. }

输出结果
image.png

  1. 我的电脑是16G的，不足16因为操作系统自身还占用一些。
  2. 两者算出来不同，和后面讲的例子2幸存者区只算一个有关系

例子2：设置堆大小

我们设置一下刚才运行参数
-Xms600m -Xmx600m
image.png

  1. public class HeapSpaceInitial {
  2.     public static void main(String[] args) {
  4.         //返回Java虚拟机中的堆内存总量
  5.         long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
  6.         //返回Java虚拟机试图使用的最大堆内存量
  7.         long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
  9.         System.out.println("-Xms : " + initialMemory + "M");
  10.         System.out.println("-Xmx : " + maxMemory + "M");
  12. //        System.out.println("系统内存大小为：" + initialMemory * 64.0 / 1024 + "G");
  13. //        System.out.println("系统内存大小为：" + maxMemory * 4.0 / 1024 + "G");
  15.         try {
  16.             Thread.sleep(1000000);
  17.         } catch (InterruptedException e) {
  18.             e.printStackTrace();
  19.         }
  20.     }
  21. }

输出结果
image.png
为什么少了25M？
我们在jvisualvm中查看堆内存，
伊甸园+S0+S1+老年代=150M+25M+25m+400M=600M
少了25M，说明S0和S1只算了一个。幸存者区只算一个。
QQ截图20220715135720.png

OOM

在堆中存在大量的对象，并且不被GC回收，就会报OutofMemoryError。
比如死循环的创建对象，并放入一个List里面（因为list引用着这个对象，不会被回收），就会报OOM错误