【个人学习】JVM(6)：堆、堆空间分配、GC、堆空间参数设置、代码优化

最新推荐文章于 2025-06-09 14:19:30 发布

Slahser123456

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文章标签：学习 jvm

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/dopapapa/article/details/141066355

堆

堆的核心概述

堆与进程

堆针对一个JVM进程来说是唯一的。也就是一个进程只有一个JVM实例，一个JVM实例中就有一个运行时数据区，一个运行时数据区只有一个堆和一个方法区。
但是进程包含多个线程，他们是共享同一堆空间的。

一个JVM实例只存在一个堆内存，堆也是Java内存管理的核心区域。
Java堆区在JVM启动的时候即被创建，其空间大小也就确定了，堆是JVM管理的最大一块内存空间，并且堆内存的大小是可以调节的。
《Java虚拟机规范》规定，堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续的。
所有的线程共享Java堆，在这里还可以划分线程私有的缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。
《Java虚拟机规范》中对Java堆的描述是：所有的对象实例以及数组都应当在运行时分配在堆上。（The heap is the run-time data area from which memory for all class instances and arrays is allocated）
- 从实际使用角度看：“几乎”所有的对象实例都在堆分配内存，但并非全部。因为还有一些对象是在栈上分配的（逃逸分析，标量替换）
数组和对象可能永远不会存储在栈上（不一定），因为栈帧中保存引用，这个引用指向对象或者数组在堆中的位置。
在方法结束后，堆中的对象不会马上被移除，仅仅在垃圾收集的时候才会被移除。
- 也就是触发了GC的时候，才会进行回收
- 如果堆中对象马上被回收，那么用户线程就会收到影响，因为有stop the word
堆，是GC（Garbage Collection，垃圾收集器）执行垃圾回收的重点区域。

随着JVM的迭代升级，原来一些绝对的事情，在后续版本中也开始有了特例，变的不再那么绝对。

public class SimpleHeap {
   
   
    private int id;//属性、成员变量

    public SimpleHeap(int id) {
   
   
        this.id = id;
    }

    public void show() {
   
   
        System.out.println("My ID is " + id);
    }
    public static void main(String[] args) {
   
   
        SimpleHeap sl = new SimpleHeap(1);
        SimpleHeap s2 = new SimpleHeap(2);

        int[] arr = new int[10];

        Object[] arr1 = new Object[10];
    }
}

堆内存细分

现代垃圾收集器大部分都基于分代收集理论设计，堆空间细分为：

Java7 及之前堆内存逻辑上分为三部分：新生区+养老区+永久区
- Young Generation Space 新生区 Young/New
  - 又被划分为Eden区和Survivor区
- Old generation space 养老区 Old/Tenure
- Permanent Space 永久区 Perm
Java 8及之后堆内存逻辑上分为三部分：新生区+养老区+元空间
- Young Generation Space 新生区，又被划分为Eden区和Survivor区
- Old generation space 养老区
- Meta Space 元空间 Meta

约定：新生区 <–> 新生代 <–> 年轻代、养老区 <–> 老年区 <–> 老年代、永久区 <–> 永久代

堆空间内部结构，JDK1.8之前从永久代替换成元空间

JVisualVM可视化查看堆内存

运行下面代码

public class HeapDemo {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        System.out.println("start...");
        try {
   
   
            TimeUnit.MINUTES.sleep(30);
        } catch (InterruptedException e) {
   
   
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("end...");
    }

}

1、双击jdk目录下的这个文件

2、工具 -> 插件 -> 安装Visual GC插件

3、运行上面的代码

设置堆内存大小与 OOM

设置堆内存

Java堆区用于存储Java对象实例，那么堆的大小在JVM启动时就已经设定好了，大家可以通过选项"-Xms"和"-Xmx"来进行设置。
- -Xms用于表示堆区的起始内存，等价于**-XX:InitialHeapSize**
- -Xmx则用于表示堆区的最大内存，等价于**-XX:MaxHeapSize**
一旦堆区中的内存大小超过“-Xmx"所指定的最大内存时，将会抛出OutofMemoryError异常。
通常会将-Xms和-Xmx两个参数配置相同的值

原因：假设两个不一样，初始内存小，最大内存大。在运行期间如果堆内存不够用了，会一直扩容直到最大内存。如果内存够用且多了，也会不断的缩容释放。频繁的扩容和释放造成不必要的压力，避免在GC之后调整堆内存给服务器带来压力。
如果两个设置一样的就少了频繁扩容和缩容的步骤。内存不够了就直接报OOM

默认情况下:
- 初始内存大小：物理电脑内存大小/64
- 最大内存大小：物理电脑内存大小/4

/**
 * 1. 设置堆空间大小的参数
 * -Xms 用来设置堆空间（年轻代+老年代）的初始内存大小
 *      -X 是jvm的运行参数
 *      ms 是memory start
 * -Xmx 用来设置堆空间（年轻代+老年代）的最大内存大小
 *
 * 2. 默认堆空间的大小
 *    初始内存大小：物理电脑内存大小 / 64
 *             最大内存大小：物理电脑内存大小 / 4
 * 3. 手动设置：-Xms600m -Xmx600m
 *     开发中建议将初始堆内存和最大的堆内存设置成相同的值。
 *
 * 4. 查看设置的参数：方式一： jps   /  jstat -gc 进程id
 *                  方式二：-XX:+PrintGCDetails
 */
public class HeapSpaceInitial {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   

        //返回Java虚拟机中的堆内存总量
        long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
        //返回Java虚拟机试图使用的最大堆内存量
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;

        System.out.println("-Xms : " + initialMemory + "M");
        System.out.println("-Xmx : " + maxMemory + "M");

        System.out.println("系统内存大小为：" + initialMemory * 64.0 / 1024 + "G");
        System.out.println("系统内存大小为：" + maxMemory * 4.0 / 1024 + "G");

        try {
   
   
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
   
   
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出结果：

-Xms : 123M
-Xmx : 1794M
系统内存大小为：7.6875G
系统内存大小为：7.0078125G

1、笔者电脑内存大小是8G，不足8G的原因是操作系统自身还占据了一些。

2、两个不一样的原因待会再说

设置下参数再看

public class HeapSpaceInitial {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   

        //返回Java虚拟机中的堆内存总量
        long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
        //返回Java虚拟机试图使用的最大堆内存量
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;

        System.out.println("-Xms : " + initialMemory + "M");
        System.out.println("-Xmx : " + maxMemory + "M");


        try {
   
   
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
   
   
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出结果：

-Xms : 575M
-Xmx : 575M

为什么会少25M

方式一： jps / jstat -gc 进程id

jps：查看java进程

jstat：查看某进程内存使用情况

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