JVM内存分配与回收学习（2）

1、垃圾收集器什么时候开始回收？

（1）新生代有一个Eden区和两个survivor区（From survivor 和To Survivor），每次使用Eden和其中一个Survivor（From Survivor），创建对象时，首先会将对象放入Eden区，如果放不下就会引发一次发生在新生代的minor GC（清理Eden和From Survivor空间），将存活的对象复制到 To survivor空间中(如果Eden区和From Survivor区存活的对象大于To survivor区的大小，怎么办？答：直接放入老年代区)，然后清空Eden和 From survivor区的内存。

（2）大对象以及长期存活的对象直接进入老年区。（大对象怎么判断？创建时，Eden区放不下的对象，都是大对象）

（3）当每次执行minor GC的时候应该对要晋升到老年代的对象进行分析，如果这些马上要到老年区的对象的大小超过了老年代的剩余大小，那么执行一次Full GC以尽可能地获得老年代的空间。

2、对什么东西：从GC Roots搜索不到，而且经过一次标记清理之后仍没有复活的对象。

3、做了什么：

新生代：采用复制算法来回收新生代，新生代中Eden区和From Survivior区两部分的内存不是按照1：1来划分，而是按照一定的比例，默认是8：1。为什么新生代采用复制算法？新生代中绝大部分对象符合‘朝生夕死’的特点，存活率低，适合用复制算法。在存活率高的情况下，来回复制，效率比较低。老年代对象的存活率比较高，不能用复制算法。

老年代：用“标记-整理”算法。老年代中的对象经过多次GC，存活率高，不适合用复制算法。

永久代：存放Java中的类和加载类的类加载器本身。

4、代码验证

注1：以下代码中的VM参数

-Xmx20m -Xms20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

-XX:HeapDumpPath=d:\dump -XX:+PrintGCDetails -Xmn10M

注2：GC日志说明

GC后方括号内的数据代表 “GC前该内存区域已使用的容量->GC后该内存区域已使用的容量(该内存区域总容量)”

在方括号之外代表的是“GC前Java堆已使用容量->GC后Java堆已使用容量(Java堆总容量)”。

（1）、情况1：大对象直接放入老年代。

首先我们验证大对象临界的状态。我们没有配置新生代中Eden与Survivor的比例，那么会取默认值8：1，即Eden区为8M,两个survivor区域为1M。设置a对象大小为8*1000*1024，如下。

package com.xtli.jvm;
public class TestOutOfMemory {
    
     public static void main(String[] args) {
          int v = 0;
          while(v<1) {
              byte[] a = new byte[8*1000*1024];
              //System.out.println(v++);
              v++;
          }
     }
}

代码运行后，如下所示

[GC[DefNew: 876K->430K(9216K), 0.0018120 secs] 876K->430K(19456K), 0.0018792 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
Heap
 def new generation   total 9216K, used 8622K [0x33400000, 0x33e00000, 0x33e00000)
  eden space 8192K, 100% used [0x33400000, 0x33c00000, 0x33c00000)
  from space 1024K,  42% used [0x33d00000, 0x33d6bac8, 0x33e00000)
  to   space 1024K,   0% used [0x33c00000, 0x33c00000, 0x33d00000)
 tenured generation   total 10240K, used 0K [0x33e00000, 0x34800000, 0x34800000)
   the space 10240K,   0% used [0x33e00000, 0x33e00000, 0x33e00200, 0x34800000)
 compacting perm gen  total 12288K, used 182K [0x34800000, 0x35400000, 0x38800000)
   the space 12288K,   1% used [0x34800000, 0x3482dbf8, 0x3482dc00, 0x35400000)
    ro space 10240K,  44% used [0x38800000, 0x38c7c1d8, 0x38c7c200, 0x39200000)
    rw space 12288K,  52% used [0x39200000, 0x398440c0, 0x39844200, 0x39e00000)

在创建对象a之前出发一次GC，GC后Eden区足够，将对象a放在了Eden区，此时Eden space used 将近100%，如果a对象设置为9*1024*1024大小时，属于大对象，将会直接放在老年代区域。如下所示

package com.xtli.jvm;
public class TestOutOfMemory {
     
     public static void main(String[] args) {
          int v = 0;
          while(v<1) {
              byte[] a = new byte[9*1024*1024];
              System.out.println(v++);
          }
     }
}

代码运行后，如下所示

0
Heap
 def new generation   total 9216K, used 1040K [0x33400000, 0x33e00000, 0x33e00000)
  eden space 8192K,  12% used [0x33400000, 0x33504160, 0x33c00000)
  from space 1024K,   0% used [0x33c00000, 0x33c00000, 0x33d00000)
  to   space 1024K,   0% used [0x33d00000, 0x33d00000, 0x33e00000)
 tenured generation   total 10240K, used 9216K [0x33e00000, 0x34800000, 0x34800000)
   the space 10240K,  90% used [0x33e00000, 0x34700010, 0x34700200, 0x34800000)
 compacting perm gen  total 12288K, used 183K [0x34800000, 0x35400000, 0x38800000)
   the space 12288K,   1% used [0x34800000, 0x3482dc60, 0x3482de00, 0x35400000)
    ro space 10240K,  44% used [0x38800000, 0x38c7c1d8, 0x38c7c200, 0x39200000)
    rw space 12288K,  52% used [0x39200000, 0x398440c0, 0x39844200, 0x39e00000)

注意“ tenured generation total 10240K, used 9216K [0x33e00000, 0x34800000, 0x34800000)
the space 10240K, 90% used [0x33e00000, 0x34700010, 0x34700200, 0x34800000)”说明对象直接放入了老年代。

（2）、情况2：Eden区足够，将对象直接放入了Eden区

package com.xtli.jvm;
public class TestOutOfMemory {
     
     public static void main(String[] args) {
          int v = 0;
          while(v<1) {
              byte[] a = new byte[1*1024*1024];
              System.out.println(v++);
          }
     }
}

代码运行后，如下所示，对象直接放入了新生代的Eden区（Eden区还有其他对象，所以所用内存比1024*1024大）

0
Heap
 def new generation   total 9216K, used 2064K [0x33400000, 0x33e00000, 0x33e00000)
  eden space 8192K,  25% used [0x33400000, 0x33604170, 0x33c00000)
  from space 1024K,   0% used [0x33c00000, 0x33c00000, 0x33d00000)
  to   space 1024K,   0% used [0x33d00000, 0x33d00000, 0x33e00000)
 tenured generation   total 10240K, used 0K [0x33e00000, 0x34800000, 0x34800000)
   the space 10240K,   0% used [0x33e00000, 0x33e00000, 0x33e00200, 0x34800000)
 compacting perm gen  total 12288K, used 183K [0x34800000, 0x35400000, 0x38800000)
   the space 12288K,   1% used [0x34800000, 0x3482dc60, 0x3482de00, 0x35400000)
    ro space 10240K,  44% used [0x38800000, 0x38c7c1d8, 0x38c7c200, 0x39200000)
    rw space 12288K,  52% used [0x39200000, 0x398440c0, 0x39844200, 0x39e00000)

（3）情况3：对象在Eden放不下时，发生GC。

此次循环产生8个1024*1024的对象，如下

package com.xtli.jvm;
public class TestOutOfMemory {
     
     public static void main(String[] args) {
          int v = 0;
          while(v<8) {
              byte[] a = new byte[1*1024*1024];
              System.out.println(v++);
          }
     }
}

结果如下

0
1
2
3
4
5
6
[GC[DefNew: 8044K->431K(9216K), 0.0015837 secs] 8044K->431K(19456K), 0.0016484 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
7
Heap
 def new generation   total 9216K, used 1709K [0x33400000, 0x33e00000, 0x33e00000)
  eden space 8192K,  15% used [0x33400000, 0x3353f960, 0x33c00000)
  from space 1024K,  42% used [0x33d00000, 0x33d6bd20, 0x33e00000)
  to   space 1024K,   0% used [0x33c00000, 0x33c00000, 0x33d00000)
 tenured generation   total 10240K, used 0K [0x33e00000, 0x34800000, 0x34800000)
   the space 10240K,   0% used [0x33e00000, 0x33e00000, 0x33e00200, 0x34800000)
 compacting perm gen  total 12288K, used 183K [0x34800000, 0x35400000, 0x38800000)
   the space 12288K,   1% used [0x34800000, 0x3482dc60, 0x3482de00, 0x35400000)
    ro space 10240K,  44% used [0x38800000, 0x38c7c1d8, 0x38c7c200, 0x39200000)
    rw space 12288K,  52% used [0x39200000, 0x398440c0, 0x39844200, 0x39e00000)

前7次对象能放入Eden区，未发生GC。但当第8次准备放入Eden区时，发现Eden区内存不够，JVM触发一次GC操作。GC后，对象可以放入Eden区。将存活的对象（431k大小 = 1024k*42%）放入survivor区域。

（4）情况4。对象在Eden区放不下，不会将对象放入了survivor区。而是发生GC。对比情况3.

package com.xtli.jvm;
public class TestOutOfMemory {
     
     public static void main(String[] args) {
          int v = 0;
          while(v<8) {
              if(v==7) {
                   byte[] a = new byte[200*1024];
              } else {
                   byte[] a = new byte[1*1024*1024];
              }
              System.out.println(v++);
          }
     }
}

结果如下

0
1
2
3
4
5
6
[GC[DefNew: 8044K->431K(9216K), 0.0010873 secs] 8044K->431K(19456K), 0.0011343 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
7
Heap
 def new generation   total 9216K, used 885K [0x33400000, 0x33e00000, 0x33e00000)
  eden space 8192K,   5% used [0x33400000, 0x33471960, 0x33c00000)
  from space 1024K,  42% used [0x33d00000, 0x33d6bd20, 0x33e00000)
  to   space 1024K,   0% used [0x33c00000, 0x33c00000, 0x33d00000)
 tenured generation   total 10240K, used 0K [0x33e00000, 0x34800000, 0x34800000)
   the space 10240K,   0% used [0x33e00000, 0x33e00000, 0x33e00200, 0x34800000)
 compacting perm gen  total 12288K, used 183K [0x34800000, 0x35400000, 0x38800000)
   the space 12288K,   1% used [0x34800000, 0x3482dc68, 0x3482de00, 0x35400000)
    ro space 10240K,  44% used [0x38800000, 0x38c7c1d8, 0x38c7c200, 0x39200000)
    rw space 12288K,  52% used [0x39200000, 0x398440c0, 0x39844200, 0x39e00000)

从上图看到，如果v=7时，将a的值调整到太大，将会发生GC(不会向survivor区存放)，a的值调整到太小（例如new byte[100*1024]，如下），对象仍然是存放在Eden区，不会向survivor区域存放。

package com.xtli.jvm;
public class TestOutOfMemory {
     
     public static void main(String[] args) {
          int v = 0;
          while(v<8) {
              if(v==7) {
                   byte[] a = new byte[100*1024];
              } else {
                   byte[] a = new byte[1*1024*1024];
              }
              System.out.println(v++);
          }
     }
}

0
1
2
3
4
5
6
7
Heap
 def new generation   total 9216K, used 8192K [0x33400000, 0x33e00000, 0x33e00000)
  eden space 8192K, 100% used [0x33400000, 0x33c00000, 0x33c00000)
  from space 1024K,   0% used [0x33c00000, 0x33c00000, 0x33d00000)
  to   space 1024K,   0% used [0x33d00000, 0x33d00000, 0x33e00000)
 tenured generation   total 10240K, used 0K [0x33e00000, 0x34800000, 0x34800000)
   the space 10240K,   0% used [0x33e00000, 0x33e00000, 0x33e00200, 0x34800000)
 compacting perm gen  total 12288K, used 183K [0x34800000, 0x35400000, 0x38800000)
   the space 12288K,   1% used [0x34800000, 0x3482dc68, 0x3482de00, 0x35400000)
    ro space 10240K,  44% used [0x38800000, 0x38c7c1d8, 0x38c7c200, 0x39200000)
    rw space 12288K,  52% used [0x39200000, 0x398440c0, 0x39844200, 0x39e00000)

（5）情况5：新建对象时，Eden区内存不够，触发GC。GC过程中，存活的对象大于survivor内存大小，则将存活的对象直接存入老年代区域。

package com.xtli.jvm;
public class TestOutOfMemory {
     
     public static void main(String[] args) {
          int v = 0;
          while(v<1) {
              byte[] a = new byte[1*1024*1024];
              System.out.println(v++);
              byte[] b = new byte[1*1024*1024];
              System.out.println(v++);
              byte[] c = new byte[1*1024*1024];
              System.out.println(v++);
              byte[] d = new byte[1*1024*1024];
              System.out.println(v++);
              byte[] e = new byte[1*1024*1024];
              System.out.println(v++);
              byte[] f = new byte[1*1024*1024];
              System.out.println(v++);
              byte[] g = new byte[1*1024*1024];
              System.out.println(v++);
              //======由前面的实例可知，上面7次创建不会发生GC=====下面的创建将会发生GC=====
              byte[] h = new byte[1*1024*1024];
              System.out.println(v++);
          }
     }
}

结果如下

0
1
2
3
4
5
6
[GC[DefNew: 8044K->431K(9216K), 0.0047010 secs] 8044K->7599K(19456K), 0.0047616 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
7
Heap
 def new generation   total 9216K, used 1709K [0x33400000, 0x33e00000, 0x33e00000)
  eden space 8192K,  15% used [0x33400000, 0x3353f960, 0x33c00000)
  from space 1024K,  42% used [0x33d00000, 0x33d6bd20, 0x33e00000)
  to   space 1024K,   0% used [0x33c00000, 0x33c00000, 0x33d00000)
 tenured generation   total 10240K, used 7168K [0x33e00000, 0x34800000, 0x34800000)
   the space 10240K,  70% used [0x33e00000, 0x34500070, 0x34500200, 0x34800000)
 compacting perm gen  total 12288K, used 183K [0x34800000, 0x35400000, 0x38800000)
   the space 12288K,   1% used [0x34800000, 0x3482dd58, 0x3482de00, 0x35400000)
    ro space 10240K,  44% used [0x38800000, 0x38c7c1d8, 0x38c7c200, 0x39200000)
    rw space 12288K,  52% used [0x39200000, 0x398440c0, 0x39844200, 0x39e00000)

第8次创建前，发生了GC，新生代内存由8044K降到431K（GC后存活的对象放到了survivor区域,从之后的from space可以看出 1024k*42% = 431k），堆内存由8044K降到7599K（新生代的431k+老年代7168k），即新生代中保存的对象放到了老年代区域。

（6）情况6：对象放入老年代时，内存空间不够，发生FullGC。

设置a对象大小为10*1024*1024

package com.xtli.jvm;
public class TestOutOfMemory {
    
     public static void main(String[] args) {
          int v = 0;
          while(v<1) {
              byte[] a = new byte[10*1024*1024];
              //System.out.println(v++);
              v++;
          }
     }
}

结果如下

[GC[DefNew: 876K->430K(9216K), 0.0010839 secs][Tenured: 0K->429K(10240K), 0.0027068 secs] 876K->429K(19456K), [Perm : 182K->182K(12288K)], 0.0038749 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC[Tenured: 429K->419K(10240K), 0.0022318 secs] 429K->419K(19456K), [Perm : 182K->182K(12288K)], 0.0022807 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to d:\dump ...
Unable to create d:\dump: File exists
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
     at com.xtli.jvm.TestOutOfMemory.main(TestOutOfMemory.java:7)
Heap
 def new generation   total 9216K, used 409K [0x33400000, 0x33e00000, 0x33e00000)
  eden space 8192K,   5% used [0x33400000, 0x33466750, 0x33c00000)
  from space 1024K,   0% used [0x33d00000, 0x33d00000, 0x33e00000)
  to   space 1024K,   0% used [0x33c00000, 0x33c00000, 0x33d00000)
 tenured generation   total 10240K, used 419K [0x33e00000, 0x34800000, 0x34800000)
   the space 10240K,   4% used [0x33e00000, 0x33e68db0, 0x33e68e00, 0x34800000)
 compacting perm gen  total 12288K, used 185K [0x34800000, 0x35400000, 0x38800000)
   the space 12288K,   1% used [0x34800000, 0x3482e4c0, 0x3482e600, 0x35400000)
    ro space 10240K,  44% used [0x38800000, 0x38c7c1d8, 0x38c7c200, 0x39200000)
    rw space 12288K,  52% used [0x39200000, 0x398440c0, 0x39844200, 0x39e00000)

放入老年代的对象太大，发生了Full GC（一般Full GC之前会伴有一次GC，由于对象太大，直接OOM了）

JVM内存分配与回收学习（2）

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