一篇聊聊JVM優化：堆

作者：日拱一卒程序猿 2023-07-31 07:48:43

對于Java應用程序來說， Java堆（Java Heap）是虛擬機所管理的內存中最大的一塊。 Java堆是被所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啟動時創建。

一、Java 堆概念

1、簡介

對于Java應用程序來說， Java堆（Java Heap）是虛擬機所管理的內存中最大的一塊。 Java堆是被所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啟動時創建。此內存區域的唯一目的就是存放對象實例， Java 世界里“幾乎”所有的對象實例都在這里分配內存。“幾乎”是指從實現角度來看，隨著Java語言的發展，現在已經能看到些許跡象表明日后可能出現值類型的支持，即使只考慮現在，由于即時編譯技術的進步，尤其是逃逸分析技術的日漸強大，棧上分配、標量替換優化手段已經導致一些微妙的變化悄然發生，所以說Java對象實例都分配在堆上也漸漸變得不是那么絕對了。

2、堆的特點

（1）是Java虛擬機所管理的內存中最大的一塊。

（2）堆是jvm所有線程共享的。堆中也包含私有的線程緩沖區 Thread Local Allocation Buffer (TLAB)

（3）在虛擬機啟動的時候創建。

（4）唯一目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例以及數組都要在這里分配內存。（5）Java堆是垃圾收集器管理的主要區域。

（6）因此很多時候java堆也被稱為“GC堆”（Garbage Collected Heap）。從內存回收的角度來看，由于現在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆還可以細分為：新生代和老年代；新生代又可以分為：Eden 空間、From Survivor空間、To Survivor空間。

（7）java堆是計算機物理存儲上不連續的、邏輯上是連續的，也是大小可調節的（通過-Xms和-Xmx控制）。

（8）方法結束后,堆中對象不會馬上移出僅僅在垃圾回收的時候時候才移除。

（9）如果在堆中沒有內存完成實例的分配，并且堆也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError異常

3、設置堆空間大小

1. 內存大小-Xmx/-Xms

使用示例: -Xmx20m -Xms5m

說明：當下Java應用最大可用內存為20M，最小內存為5M

total Memory和最大的內存之間還是存在一定差異的，就是說JVM一般會盡量保持內存在一個盡可能低的層面，而非貪婪做法按照最大的內存來進行分配。

其實JVM在分配內存過程中是動態的，按需來分配的。

4、堆的分類

現在垃圾回收器都使用分代理論,堆空間也分類如下:

在Java7 Hotspot虛擬機中將Java堆內存分為3個部分：

青年代Young Generation
老年代Old Generation
永久代Permanent Generation

在Java8以后，由于方法區的內存不再分配在Java堆上，而是存儲于本地內存元空間Metaspace中，所以永久代就不存在了，在幾天前(2018年9約25日)Java11正式發布以后，我從官網上找到了關于Java11中垃圾收集器的官方文檔，文檔中沒有提到“永久代”，而只有青年代和老年代。

二、年輕代和老年代

1.JVM中存儲java對象可以被分為兩類:

1）年輕代(Young Gen)：年輕代主要存放新創建的對象，內存大小相對會比較小，垃圾回收會比較頻繁。年輕代分成1個Eden Space和2個Suvivor Space（from 和to）。

2）年老代(Tenured Gen)：年老代主要存放JVM認為生命周期比較長的對象（經過幾次的Young Gen的垃圾回收后仍然存在），內存大小相對會比較大，垃圾回收也相對沒有那么頻繁。

2.配置新生代和老年代堆結構占比

默認 -XX:NewRatio=2 , 標識新生代占1 , 老年代占2 ,新生代占整個堆的1/3

修改占比 -XX:NewPatio=4 , 標識新生代占1 , 老年代占4 , 新生代占整個堆的1/5

Eden空間和另外兩個Survivor空間占比分別為8:1:1

可以通過操作選項 -XX:SurvivorRatio 調整這個空間比例。比如 -XX:SurvivorRatio=8 幾乎所有的java對象都在Eden區創建, 但80%的對象生命周期都很短,創建出來就會被銷毀

從圖中可以看出：堆大小 = 新生代 + 老年代。其中，堆的大小可以通過參數 –Xms、-Xmx 來指定。

默認的，新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值為 1:2 ( 該值可以通過參數 –XX:NewRatio 來指定 )，即：新生代 ( Young ) = 1/3 的堆空間大小。老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空間大小。其中，新生代 ( Young ) 被細分為 Eden 和兩個 Survivor 區域，這兩個 Survivor 區域分別被命名為 from 和 to，以示區分。默認的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通過參數 –XX:SurvivorRatio 來設定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空間大小，from = to = 1/10 的新生代空間大小。 JVM 每次只會使用 Eden 和其中的一塊 Survivor 區域來為對象服務，所以無論什么時候，總是有一塊 Survivor 區域是空閑著的。因此，新生代實際可用的內存空間為 9/10 ( 即90% )的新生代空間。