一篇聊聊JVM优化：堆

一、Java 堆概念

1、简介

对于Java应用程序来说，Java堆（Java Heap）是虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，Java 世界里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。“几乎”是指从实现角度来看，随着Java语言的发展，现在已经能看到些许迹象表明日后可能出现值类型的支持，即使只考虑现在，由于即时编译技术的进步尤其是逃逸分析技术的日渐强大，栈上分配、标量替换优化手段已经导致一些微妙的变化悄然发生，所以说Java对象实例都分配在堆上也渐渐变得不是那么绝对了。

2、堆的特点

（1）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。

（2）堆是jvm所有线程共享的。堆中也包含私有的线程缓冲区 Thread Local Allocation Buffer (TLAB)

（3）在虚拟机启动的时候创建。

（4）唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都要在这里分配内存。（5）Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。

（6）因此很多时候java堆也被称为“GC堆”（Garbage Collected Heap）。从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆还可以细分为：新生代和老年代；新生代又可以分为：Eden 空间、From Survivor空间、To Survivor空间。

（7）java堆是计算机物理存储上不连续的、逻辑上是连续的，也是大小可调节的（通过-Xms和-Xmx控制）。

（8）方法结束后,堆中对象不会马上移出仅仅在垃圾回收的时候时候才移除。

（9）如果在堆中没有内存完成实例的分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常

3、设置堆空间大小

1. 内存大小-Xmx/-Xms

使用示例: -Xmx20m -Xms5m

说明：当下Java应用最大可用内存为20M，最小内存为5M

total Memory和最大的内存之间还是存在一定差异的，就是说JVM一般会尽量保持内存在一个尽可能低的层面，而非贪婪做法按照最大的内存来进行分配。

其实JVM在分配内存过程中是动态的，按需来分配的。

4、堆的分类

现在垃圾回收器都使用分代理论,堆空间也分类如下:

在Java7 Hotspot虚拟机中将Java堆内存分为3个部分：

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

在Java8以后，由于方法区的内存不再分配在Java堆上，而是存储于本地内存元空间Metaspace中，所以永久代就不存在了，在几天前(2018年9约25日)Java11正式发布以后，我从官网上找到了关于Java11中垃圾收集器的官方文档，文档中没有提到“永久代”，而只有青年代和老年代。

二、年轻代和老年代

1.JVM中存储java对象可以被分为两类:

1）年轻代(Young Gen)：年轻代主要存放新创建的对象，内存大小相对会比较小，垃圾回收会比较频繁。年轻代分成1个Eden Space和2个Suvivor Space（from 和to）。

2）年老代(Tenured Gen)：年老代主要存放JVM认为生命周期比较长的对象（经过几次的Young Gen的垃圾回收后仍然存在），内存大小相对会比较大，垃圾回收也相对没有那么频繁。

2.配置新生代和老年代堆结构占比

默认 -XX:NewRatio=2 , 标识新生代占1 , 老年代占2 ,新生代占整个堆的1/3

修改占比 -XX:NewPatio=4 , 标识新生代占1 , 老年代占4 , 新生代占整个堆的1/5

Eden空间和另外两个Survivor空间占比分别为8:1:1

可以通过操作选项 -XX:SurvivorRatio 调整这个空间比例。比如 -XX:SurvivorRatio=8 几乎所有的java对象都在Eden区创建, 但80%的对象生命周期都很短,创建出来就会被销毁

从图中可以看出：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。