JVM 09.1 运行时数据区 堆 核心概述

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一个进程对应一个jvm实例，一个运行时数据区，又包含多个线程，这些线程共享了方法区和堆，每个线程包含了程序计数器、本地方法栈和虚拟机栈。

核心概述

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（TLAB:Thread Local Allocation Buffer）.（面试问题：堆空间一定是所有线程共享的么？不是，TLAB线程在堆中独有的）

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。从实际使用的角度看，“几乎”所有的对象的实例都在这里分配内存 （‘几乎’是因为可能存储在栈上，另见逃逸分析）

6。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。

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

配置堆内存及查看jvm进程

编写HeapDemo/HeapDemo1代码：

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..."); } }

首先对虚拟机进行配置，如图 Run-Edit configurations：

在jdk目录，jdk1.8.0_171.jdk/Contents/Home/bin下找到jvisualvm 运行（或者直接终端运行jvisualvm），查看进程，可以看到我们设置的配置信息：

 可以看到HeapDemo配置-Xms10m， 分配的10m被分配给了新生代3m和老年代7m：

 分析SimpleHeap的jvm情况

public class SimpleHeap {
    private int id;//属性、成员变量 public SimpleHeap(int id) { this.id = id; } public void show() { System.out.println("My ID is " + id); } public static void main(String[] args) { SimpleHeap sl = new SimpleHeap(1); SimpleHeap s2 = new SimpleHeap(2); int[] arr = new int[10]; Object[] arr1 = new Object[10]; } }

堆的细分内存结构

JDK 7以前： 逻辑上分为新生区+养老区+永久区（即Xms/Xmx分配的内存物理上没有涉及永久区）

• Young Generation Space：又被分为Eden区和Survior区
  
• Tenure generation Space： ==Old/Tenure==
• Permanent Space： ==Perm==

 

 

JDK 8以后： 逻辑上分为新生区+养老区+元空间（即Xms/Xmx分配的内存物理上没有涉及元空间）

• Young Generation Space：又被分为Eden区和Survior区 
• Tenure generation Space： ==Old/Tenure==
• Meta Space： ==Meta==

 

设置堆内存大小与OOM

1.Java堆区用于存储java对象实例，堆的大小在jvm启动时就已经设定好了，可以通过 "-Xmx"和 "-Xms"来进行设置

• -Xms 用来设置堆空间（年轻代+老年代）的初始内存大小，等价于 -XX:InitialHeapSize
  • -X 是jvm的运行参数
  • ms 是memory start
• -Xmx 用于设置堆的最大内存，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OOM异常。

• 默认情况下，初始内存大小：物理内存大小/64;最大内存大小：物理内存大小/4。
• 手动设置：-Xms600m -Xmx600m

3.通常会将-Xms和-Xmx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分隔计算堆区的大小，从而提高性能。

• 比如说：默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制；空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到 -Xms的最小限制。
  因此服务器一般设置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC 后调整堆的大小

4.查看设置的堆内存参数：

• 方式一： ==终端输入jps== ， 然后 ==jstat -gc 进程id==
• 方式二：（控制台打印）Edit Configurations->VM Options 添加 ==-XX:+PrintGCDetails==

查看堆内存大小测试代码

public class HeapSpaceInitial {
    public static void main(String[] args) { //返回Java虚拟机中的堆内存总量 long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024; //返回Java虚拟机试图使用的最大堆内存量 long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024; System.out.println("-Xms : " + initialMemory + "M");//-Xms : 245M System.out.println("-Xmx : " + maxMemory + "M");//-Xmx : 3641M  System.out.println("系统内存大小为：" + initialMemory * 64.0 / 1024 + "G");//系统内存大小为：15.3125G System.out.println("系统内存大小为：" + maxMemory * 4.0 / 1024 + "G");//系统内存大小为：14.22265625G try { Thread.sleep(1000000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }

堆大小分析

设置堆大小为600m，打印出的结果为575m，这是因为幸存者区S0和S1各占据了25m，但是他们始终有一个是空的，存放对象的是伊甸园区和一个幸存者区。

 

OOM示例

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space。代码示例：

/**
 * -Xms600m -Xmx600m
 */
public class OOMTest { public static void main(String[] args) { ArrayList list = new ArrayList<>(); while(true){ try { Thread.sleep(20); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } list.add(new Picture(new Random().nextInt(1024 * 1024))); } } } class Picture{ private byte[] pixels; public Picture(int length) { this.pixels = new byte[length]; } }