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系列七、JVM的内存结构【堆（Heap）】

article 2024/11/15 15:56:14

一、概述

一个JVM实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以手动调节的。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，保存所有引用类型的真实信息，以方便执行器执行，堆内存分为三个部分，即：新生区、养老区、永久区（Java7）/元空间（Java8）

1.1、新生区

新生区是类的诞生、成长、消亡的区域，一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。新生区又分为2部分，即：伊甸区（Eden space）和幸存者区（Survivor space），所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有2个：0区（Survivor 0 space）和1区(Survivor 1 space)。当伊甸区的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸区的垃圾进行回收（Minor GC），将伊甸区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。
如果出现了java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space异常，说明java虚拟机的堆内存不够，原因有二：
1、java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数-Xms、-Xmx来调整；
2、代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾回收器收集（该对象还被引用着）；

1.1.1、Minor GC的过程

复制===>清空===》交换

1、eden、from区中的对象复制到to区，年龄+1

首先，当eden区满的时候会触发第一次GC，把还活着的对象拷贝到from区，当eden区再次满的时候会扫描eden区和from区，对这两个区域的对象进行垃圾回收，经过这次回收后还存活着的对象，则直接复制到to区（如果有对象的年龄已经达到了老年的标准，则复制到老年代），同时把这些对象的年龄+1；

2、清空eden、from区

然后清空eden区和from区中的的对象，原来的from区变to区，to区变为新一轮的from区，也即复制之后有交换，谁空谁是to；

3、进入老年代

部分对象会在from区和to区中复制来复制去，如此交换15次（由JVM的参数MaxTenuringThreshold决定，这个参数默认值为15）之后，如果还活着将进入老年代。

1.2、养老区

存放的是经历过15次完整垃圾回收的对象。

1.3、元空间

         实际而言，方法区（Method Area）和堆一样，是各个线程共享的内存区域，用于存储虚拟机加载的：类信息+普通常量+静态常量+编译器编译后的代码等等，虽然JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它却还有一个别名叫做Non-Heap(非堆)，目的就是要和堆分开。

        对于HotSpot虚拟机，很多开发者习惯将方法区称之为“永久代(Parmanent Gen)” ，但严格本质上说两者不同，或者说使用永久代来实现方法区而已，永久代是方法区(相当于是一个接口interface)的一个实现，jdk1.7的版本中，已经将原本放在永久代的字符串常量池移走。

        永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的 Class,Interface 的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。

二、堆内存参数调优

2.1、堆内存参数调优调哪些参数

-Xms	堆空间的最小值，默认为物理内存的1/64
-Xmx	堆空间的最大值，默认为物理内存的1/4
-XX:+PrintGCDetails	输出详细的GC处理日志

2.2、堆内存的默认物理内存

/**
 * @Author : 一叶浮萍归大海
 * @Date: 2023/11/16 14:50
 * @Description: 获取堆内存的默认物理内存大小
 */
public class HeapMainApp {
 
    public static void main(String[] args) {
        // Java虚拟机试图使用的最大内存
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();
        // 当前Java虚拟机中的内存总量
        long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();
        System.out.println("【-Xmx】最大内存 = " + maxMemory + " （字节）、" + (maxMemory / (double) 1024 / 1024) + " （MB）");
        System.out.println("【-Xms】总内存 = " + totalMemory + " （字节）、" + (totalMemory / (double) 1024 / 1024) + " （MB）");
    }
 
}

2.3、修改堆内存大小

-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails

三、OOM异常演示

/**
 * @Author : 一叶浮萍归大海
 * @Date: 2023/11/16 15:31
 * @Description: 修改堆内存的最大值和最小值为10m，方便观察GC的回收过程
 * -Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails
 */
public class OomMainApp {
 
    public static void main(String[] args) {
        String message = "欧耶，今天星期五!";
        while (true) {
            message += message + new Random().nextInt(88888888) + new Random(99999999);
        }
    }
 
}

四、获取本机的cpu核数

/**
 * @Author : 一叶浮萍归大海
 * @Date: 2023/11/16 14:39
 * @Description: 获取本机的电脑核数
 */
public class CpuMainApp {
 
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    }
 
}