运行时数据区—堆
堆的核心概念
《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）。
但从实际使用角度看，“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。因为还有一些对象是在栈上分配的，而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。
- 堆针对一个JVM进程来说是唯一的，也就是说一个进程对应着一个JVM实例，但是进程包含多个线程，他们是共享同一堆空间的；
- 一个JVM实例只存在一个堆内存，堆是Java内存管理的核心区域；
- 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；
- 但堆内存的大小是可以调节的；
- 《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（可类比操作系统）；
- Java堆中可以划分线程私有的缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB），也就是说堆中不是所有信息都是线程共享。
下面代码对于堆内存进行说明：
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...");
}
}
设置堆大小：
-Xms10m：最小堆内存
-Xmx10m：最大堆内存
下图就是使用Java VisualVM查看堆空间的内容，通过VisualVM中的GC插件。
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。
因为如果堆中对象马上被回收，那么用户线程就会收到影响。
堆、Java栈和方法区之间联系：
堆内存细分
Java 7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。
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 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
堆空间内部结构，JDK1.8之前从永久代 替换成 元空间！！！
堆空间逻辑上包括新生代、老年代、元空间，实际上只包括新生代和老年代，元空间也叫方法区！！！
设置堆内存大小与OOM
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，可以通过选项"-Xmx"和"-Xms"来进行设置。
- “-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。
- 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。
下面代码测试查看堆内存大小：
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");
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");
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
输出结果
-Xms : 246M
-Xmx : 3934M
如何查看堆内存的内存分配情况：
jps -> jstat -gc 进程id
OutOfMemory举例
代码示例：
public class OOMTest {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Picture> 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];
}
}
设置启动参数
-Xms500m -Xmx:500m
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at com.heu.heap.OOMTest.main(OOMTest.java:21)
通过 VisualVM工具查看具体内存占用：
可以看到当Used heap达到500，就会出现OOM异常。
年轻代与老年代
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，生命周期短的，及时回收即可；
- 另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。
Java堆区进一步细分的话，可以划分为年轻代（YoungGen）和老年代（oldGen）。
其中年轻代又可以划分为Eden空间、Survivor0空间和Survivor1空间（有时也叫做from区、to区）。
下面的堆参数开发中一般不会调：
- Eden：From：to -> 8:1:1
- 新生代：老年代 - > 1 : 2
配置新生代与老年代在堆结构的占比：
- 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；
- 当发现在整个项目中，生命周期长的对象偏多，那么就可以通过调整老年代的大小，来进行调优；
- 在HotSpot虚拟机中，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。
几乎所有的Java对象都是在Eden区被new出来的，绝大部分（80%）Java对象的销毁都在新生代进行，（有些大的对象在Eden区无法存储时候，将直接进入老年代）。
可以使用选项"-Xmn"设置新生代最大内存大小。
而这个参数一般使用默认值就可以了。
