Java堆内存

??Java 中的堆是 JVM 所管理的最大的一块内存空间，主要用于存放各种类的实例对象。

??在 Java 中，堆被划分成两个不同的区域：新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域：Eden、From Survivor、To Survivor。

??这样划分的目的是为了使 JVM 能够更好的管理堆内存中的对象，包括内存的分配以及回收。

??堆的内存模型大致为：

??新生代：Young Generation，主要用来存放新生的对象。

??老年代：Old Generation或者称作Tenured Generation，主要存放应用程序声明周期长的内存对象。

永久代：（方法区，不属于java堆，另一个别名为“非堆Non-Heap”但是一般查看PrintGCDetails都会带上PermGen区）是指内存的永久保存区域，主要存放Class和Meta的信息,Class在被 Load的时候被放入PermGen space区域. 它和和存放Instance的Heap区域不同,GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对PermGen space进行清理，所以如果你的应用会加载很多Class的话,就很可能出现PermGen space错误。

??堆大小 = 新生代 + 老年代。其中，堆的大小可以通过参数 –Xms、-Xmx 来指定。

??默认的，新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ( 该值可以通过参数 –XX:NewRatio 来指定 )，即：新生代 ( Young ) = 1/3 的堆空间大小。老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空间大小。其中，新生代 ( Young ) 被细分为 Eden 和 两个 Survivor 区域，这两个 Survivor 区域分别被命名为 from 和 to，以示区分。

??默认的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空间大小，from = to = 1/10 的新生代空间大小。

??JVM 每次只会使用 Eden 和其中的一块 Survivor 区域来为对象服务，所以无论什么时候，总是有一块 Survivor 区域是空闲着的。

??因此，新生代实际可用的内存空间为 9/10 ( 即90% )的新生代空间。

GC

??Java 中的堆也是 GC 收集垃圾的主要区域。GC 分为两种：Minor GC、Full GC ( 或称为 Major GC )。

??Minor GC 是发生在新生代中的垃圾收集动作，所采用的是复制算法。

??新生代几乎是所有 Java 对象出生的地方，即 Java 对象申请的内存以及存放都是在这个地方。Java 中的大部分对象通常不需长久存活，具有朝生夕灭的性质。

??当一个对象被判定为 “死亡” 的时候，GC 就有责任来回收掉这部分对象的内存空间。新生代是 GC 收集垃圾的频繁区域。

??当对象在 Eden ( 包括一个 Survivor 区域，这里假设是 from 区域 ) 出生后，在经过一次 Minor GC 后，如果对象还存活，并且能够被另外一块 Survivor 区域所容纳( 上面已经假设为 from 区域，这里应为 to 区域，即 to 区域有足够的内存空间来存储 Eden 和 from 区域中存活的对象 )，则使用复制算法将这些仍然还存活的对象复制到另外一块 Survivor 区域 ( 即 to 区域 ) 中，然后清理所使用过的 Eden 以及 Survivor 区域 ( 即 from 区域 )，并且将这些对象的年龄设置为1，以后对象在 Survivor 区每熬过一次 Minor GC，就将对象的年龄 + 1，当对象的年龄达到某个值时 ( 默认是 15 岁，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设定 )，这些对象就会成为老年代。

??但这也不是一定的，对于一些较大的对象 ( 即需要分配一块较大的连续内存空间 ) 则是直接进入到老年代。

??Full GC 是发生在老年代的垃圾收集动作，所采用的是“标记-清除”或者“标记-整理”算法。

??现实的生活中，老年代的人通常会比新生代的人 “早死”。堆内存中的老年代(Old)不同于这个，老年代里面的对象几乎个个都是在 Survivor 区域中熬过来的，它们是不会那么容易就 “死掉” 了的。因此，Full GC 发生的次数不会有 Minor GC 那么频繁，并且做一次 Full GC 要比进行一次 Minor GC 的时间更长。

??另外，标记-清除算法收集垃圾的时候会产生许多的内存碎片 ( 即不连续的内存空间 )，此后需要为较大的对象分配内存空间时，若无法找到足够的连续的内存空间，就会提前触发一次 GC 的收集动作。

GC日志

首先看一下如下代码：

package jvm;

public class PrintGCDetails
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Object obj = new Object();
        System.gc();
        System.out.println();
        obj = new Object();
        obj = new Object();
        System.gc();
        System.out.println();
    }
}

??设置JVM参数为-XX:+PrintGCDetails,执行结果如下:

[GC [PSYoungGen: 1019K->568K(28672K)] 1019K->568K(92672K), 0.0529244 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.06 secs]
{博主自定义注解：[GC [新生代: MinorGC前新生代内存使用->MinorGC后新生代内存使用(新生代总的内存大小)] MinorGC钱JVM堆内存使用的大小->MinorGC钱JVM堆内存使用的大小(堆的可用内存大小), MinorGC总耗时] [Times: 用户耗时=0.00 系统耗时=0.00, 实际耗时=0.06 secs] }
[Full GC [PSYoungGen: 568K->0K(28672K)] [ParOldGen: 0K->478K(64000K)] 568K->478K(92672K) [PSPermGen: 2484K->2483K(21504K)], 0.0178331 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.02 secs]
{博主自定义注解：[Full GC [PSYoungGen: 568K->0K(28672K)] [老年代: FullGC前老年代内存使用->FullGC后老年代内存使用(老年代总的内存大小)] FullGC前JVM堆内存使用的大小->FullGC后JVM堆内存使用的大小(堆的可用内存大小) [永久代: 2484K->2483K(21504K)], 0.0178331 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.02 secs]}

[GC [PSYoungGen: 501K->64K(28672K)] 980K->542K(92672K), 0.0005080 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC [PSYoungGen: 64K->0K(28672K)] [ParOldGen: 478K->479K(64000K)] 542K->479K(92672K) [PSPermGen: 2483K->2483K(21504K)], 0.0133836 secs] [Times: user=0.05 sys=0.00, real=0.01 secs] 

Heap
 PSYoungGen      total 28672K, used 1505K [0x00000000e0a00000, 0x00000000e2980000, 0x0000000100000000)
  eden space 25088K, 6% used [0x00000000e0a00000,0x00000000e0b78690,0x00000000e2280000)
  from space 3584K, 0% used [0x00000000e2600000,0x00000000e2600000,0x00000000e2980000)
  to   space 3584K, 0% used [0x00000000e2280000,0x00000000e2280000,0x00000000e2600000)
 ParOldGen       total 64000K, used 479K [0x00000000a1e00000, 0x00000000a5c80000, 0x00000000e0a00000)
  object space 64000K, 0% used [0x00000000a1e00000,0x00000000a1e77d18,0x00000000a5c80000)
 PSPermGen       total 21504K, used 2492K [0x000000009cc00000, 0x000000009e100000, 0x00000000a1e00000)
  object space 21504K, 11% used [0x000000009cc00000,0x000000009ce6f2d0,0x000000009e100000)

注：你可以用JConsole或者Runtime.getRuntime().maxMemory(),Runtime.getRuntime().totalMemory(), Runtime.getRuntime().freeMemory()来查看Java中堆内存的大小。

??再看一个例子：

package jvm;
public class PrintGCDetails2
{
    /**
     * -Xms60m -Xmx60m -Xmn20m -XX:NewRatio=2 ( 若 Xms = Xmx, 并且设定了 Xmn,
     * 那么该项配置就不需要配置了 ) -XX:SurvivorRatio=8 -XX:PermSize=30m -XX:MaxPermSize=30m
     * -XX:+PrintGCDetails
     */
    public static void main(String[] args)
    {
        new PrintGCDetails2().doTest();
    }

    public void doTest()
    {
        Integer M = new Integer(1024 * 1024 * 1); // 单位, 兆(M)
        byte[] bytes = new byte[1 * M]; // 申请 1M 大小的内存空间
        bytes = null; // 断开引用链
        System.gc(); // 通知 GC 收集垃圾
        System.out.println();
        bytes = new byte[1 * M]; // 重新申请 1M 大小的内存空间
        bytes = new byte[1 * M]; // 再次申请 1M 大小的内存空间
        System.gc();
        System.out.println();
    }
}

??运行结果：

[GC [PSYoungGen: 2007K->568K(18432K)] 2007K->568K(59392K), 0.0059377 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]
[Full GC [PSYoungGen: 568K->0K(18432K)] [ParOldGen: 0K->479K(40960K)] 568K->479K(59392K) [PSPermGen: 2484K->2483K(30720K)], 0.0223249 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.02 secs] 

[GC [PSYoungGen: 3031K->1056K(18432K)] 3510K->1535K(59392K), 0.0140169 secs] [Times: user=0.05 sys=0.00, real=0.01 secs]
[Full GC [PSYoungGen: 1056K->0K(18432K)] [ParOldGen: 479K->1503K(40960K)] 1535K->1503K(59392K) [PSPermGen: 2486K->2486K(30720K)], 0.0119497 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 

Heap
 PSYoungGen      total 18432K, used 163K [0x00000000fec00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 16384K, 1% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec28ff0,0x00000000ffc00000)
  from space 2048K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x0000000100000000)
  to   space 2048K, 0% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffc00000,0x00000000ffe00000)
 ParOldGen       total 40960K, used 1503K [0x00000000fc400000, 0x00000000fec00000, 0x00000000fec00000)
  object space 40960K, 3% used [0x00000000fc400000,0x00000000fc577e10,0x00000000fec00000)
 PSPermGen       total 30720K, used 2493K [0x00000000fa600000, 0x00000000fc400000, 0x00000000fc400000)
  object space 30720K, 8% used [0x00000000fa600000,0x00000000fa86f4f0,0x00000000fc400000)

??从打印结果可以看出，堆中新生代的内存空间为 18432K ( 约 18M )，eden 的内存空间为 16384K ( 约 16M)，from / to survivor 的内存空间为 2048K ( 约 2M)。

??这里所配置的 Xmn 为 20M，也就是指定了新生代的内存空间为 20M，可是从打印的堆信息来看，新生代怎么就只有 18M 呢? 另外的 2M 哪里去了?

??别急，是这样的。新生代 = eden + from + to = 16 + 2 + 2 = 20M，可见新生代的内存空间确实是按 Xmn 参数分配得到的。

??而且这里指定了 SurvivorRatio = 8，因此，eden = 8/10 的新生代空间 = 8/10 * 20 = 16M。from = to = 1/10 的新生代空间 = 1/10 * 20 = 2M。

??堆信息中新生代的 total 18432K 是这样来的： eden + 1 个 survivor = 16384K + 2048K = 18432K，即约为 18M。

??因为 jvm 每次只是用新生代中的 eden 和 一个 survivor，因此新生代实际的可用内存空间大小为所指定的 90%。

??因此可以知道，这里新生代的内存空间指的是新生代可用的总的内存空间，而不是指整个新生代的空间大小。

??另外，可以看出老年代的内存空间为 40960K ( 约 40M )，堆大小 = 新生代 + 老年代。因此在这里，老年代 = 堆大小 - 新生代 = 60 - 20 = 40M。

??最后，这里还指定了 PermSize = 30m，PermGen 即永久代 ( 方法区 )，它还有一个名字，叫非堆，主要用来存储由 jvm 加载的类文件信息、常量、静态变量等。

附：JVM常用参数

堆设置

-Xms :初始堆大小

-Xmx :最大堆大小

-Xmn：新生代大小。通常为 Xmx 的 1/3 或 1/4。新生代 = Eden + 2 个 Survivor 空间。实际可用空间为 = Eden + 1 个 Survivor，即 90%

-XX:NewSize=n :设置年轻代大小

-XX:NewRatio=n: 设置年轻代和年老代的比值。如:为3，表示年轻代与年老代比值为1：3，年轻代占整个年轻代年老代和的1/4

-XX:SurvivorRatio=n :年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个年轻代的1/5

-XX:PermSize=n 永久代(方法区)的初始大小

-XX:MaxPermSize=n :设置永久代大小

-Xss 设定栈容量；对于HotSpot来说，虽然-Xoss参数（设置本地方法栈大小）存在，但实际上是无效的，因为在HotSpot中并不区分虚拟机和本地方法栈。

-XX:PretenureSizeThreshold （该设置只对Serial和ParNew收集器生效） 可以设置进入老生代的大小限制

-XX:MaxTenuringThreshold=1（默认15）垃圾最大年龄 如果设置为0的话,则年轻代对象不经过Survivor区,直接进入年老代. 对于年老代比较多的应用,可以提高效率.如果将此值设置为一个较大值,则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制,这样可以增加对象再年轻代的存活 时间,增加在年轻代即被回收的概率

该参数只有在串行GC时才有效.

收集器设置

-XX:+UseSerialGC :设置串行收集器

-XX:+UseParallelGC :设置并行收集器

-XX:+UseParalledlOldGC :设置并行年老代收集器

-XX:+UseConcMarkSweepGC :设置并发收集器

垃圾回收统计信息

-XX:+PrintHeapAtGC GC的heap详情

-XX:+PrintGCDetails GC详情

-XX:+PrintGCTimeStamps 打印GC时间信息

-XX:+PrintTenuringDistribution 打印年龄信息等

-XX:+HandlePromotionFailure 老年代分配担保（true or false）

-Xloggc:gc.log 指定日志的位置

并行收集器设置

-XX:ParallelGCThreads=n :设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。

-XX:MaxGCPauseMillis=n :设置并行收集最大暂停时间

-XX:GCTimeRatio=n :设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)

并发收集器设置

-XX:+CMSIncrementalMode :设置为增量模式。适用于单CPU情况。

-XX:ParallelGCThreads=n :设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。

其他

-XX:PermSize=10M和-XX:MaxPermSize=10M限制方法区大小。

-XX:MaxDirectMemorySize=10M指定DirectMemory（直接内存）容量，如果不指定，则默认与JAVA堆最大值（-Xmx指定）一样。

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 可以让虚拟机在出现内存溢出异常时Dump出当前的内存堆转储快照（.hprof文件）以便时候进行分析（比如Eclipse Memory Analysis）。


参考资料：

1. 《java 虚拟机–新生代与老年代GC》

2. 《Java 堆内存》

时间： 2024-10-15 02:01:13

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(2)java堆内存

java堆内存结构图 [名词解释]--->eden,so,s1通称为新生代对象存储区--->tenured称为老年代对象存储区--->s0和s1也称为from和to区域,是两块大小相等,可以互换角色的内存空间. [行为解释]--->绝大数情况下,对象首先分配在eden区--->每进行一次垃圾回收,如果对象还存活,则年龄加1.--->不同年龄的对象存放在java堆不同的区域.--->不同区域的垃圾回收频率和算法是不相同的--->不同区域的大小也是不同的. [异

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Java 堆内存模型

堆内存 Java 中的堆是 JVM 所管理的最大的一块内存空间,主要用于存放各种类的实例对象. 在 Java 中.堆被划分成两个不同的区域:新生代 ( Young ).老年代 ( Old ).新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域:Eden.From Survivor.To Survivor. 这样划分的目的是为了使 JVM 可以更好的管理堆内存中的对象.包含内存的分配以及回收. 堆的内存模型大致为: 从图中能够看出: 堆大小 = 新生代 + 老年代.当中,堆的大小能够通过參数 –Xms