JVM学习-堆空间(一)

堆空间

每个进程（JVM实例）拥有唯一的方法区和堆空间，拥有唯一的Runtime实例(基于饿汉式方式)，线程共享进程的方法区和堆空间，每个线程拥有独立的程序计数器、本地方法栈和虚拟机栈。

一个JVM实例只存在一个堆内存，堆是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，是JVM管理的最大一块存储空间
- 堆内存可以调节
堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上是连续的
所有的线程共享Java堆，在这里还可以划分私有的缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)
Java虚拟机规范中对Java堆的描述是：所有对象实例及数组都应该在运行时分配在堆上
- “几乎”所有的对象实例都在这里分配内存 – 从实际使用角度看
数组和对象可能永远不会存储在栈上，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移除，仅仅在垃圾收集的时候才会被移除
堆是GC执行垃圾回收的重点区域

public class SimpleHeap {
    private int id;
    public SimpleHeap(int id) {
        this.id = id;
    }
    public void show() {
        System.out.println("My ID is:" + id);
    }
    public static void main(String[] args) {
        SimpleHeap s1 = new SimpleHeap(1);
        SimpleHeap s2 = new SimpleHeap(2);
    }
}

在这里插入图片描述

堆内存细分

Java7及之前堆内存逻辑上分为三个部分：新生区+养老区+永久代
- Young Generation Space 新生代 Young/New
  - 划分为Eden区和Survivor区
- Tenure Generation Space 养老区 Old/Tenure
- Permanent Space 永久代 Perm
Java8及之前堆内存逻辑上分为三个部分：新生区+养老区+元空间
- Young Generation Space 新生代 Young/New
  - 划分为Eden区和Survivor区
- Tenure Generation Space 养老区 Old/Tenure
- 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

堆空间大小设置

Java堆区用于存储Java对象实例，堆的大小在JVM启动时就已经设定好了，可以通过"-Xmx"和“-Xms”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，目的为了能够在Java垃圾回收机制清理完堆后不需要重新分隔计算堆区的大小，从而提高性能
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.设置内存大小
 * -Xms用来设置堆空间(年轻代+老年代)的初始内存大小
 * -X 是JVM运行参数
 *  ms:memory start
 * -Xmx用来设置堆空间(年轻代+老年代)的最大内存大小
 * 2.默认堆空间大小
 * 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
 * 3.手动设置 -Xms600m -Xmx600m
 * 开发中建议将初始堆内存和最大堆内存设置成相同值
 * 4.查看设置参数
 *   1) jps | jstat -gc pid
 *   2)-XX:+PrintGCDetails(在执行时添加参数)
 */
public class HeapSpaceInitial {
    public static void main(String[] args) {
        //返回Java虚拟机堆内存大小
        long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1024;
        //返回Java虚拟机试图使用的最大内存量
        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：" + initialMemory * 64 / 1024 +"G");
        System.out.println("系统内存大小：" + maxMemory * 4 / 1024 +"G");
    }
}
//运行结果--计算单位1000
-Xms：489M
-Xmx：7246M
系统内存大小：30G
系统内存大小：28G

//jps/jstat -gc pid查看内存使用情况
C:\Users\Administrator\IdeaProjects\jvm\target\classes\com\chapter05>jps
3696 KotlinCompileDaemon
4832 Jps
10680 Launcher
10872 RemoteMavenServer36
8668
8716 HeapSpaceInitial

C:\Users\Administrator\IdeaProjects\jvm\target\classes\com\chapter05>jstat -gc 8716
 S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       MC     MU    CCSC   CCSU   YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
21504.0 21504.0  0.0    0.0   131072.0 10485.8   348160.0     0.0     4480.0 770.4  384.0   75.9       0    0.000   0      0.000    0.000
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//添加-XX:+PrintGCDetails
Heap
 PSYoungGen      total 152576K, used 10486K [0x0000000716300000, 0x0000000720d00000, 0x00000007c0000000)
  eden space 131072K, 8% used [0x0000000716300000,0x0000000716d3d8b8,0x000000071e300000)
  from space 21504K, 0% used [0x000000071f800000,0x000000071f800000,0x0000000720d00000)
  to   space 21504K, 0% used [0x000000071e300000,0x000000071e300000,0x000000071f800000)
 ParOldGen       total 348160K, used 0K [0x00000005c2800000, 0x00000005d7c00000, 0x0000000716300000)
  object space 348160K, 0% used [0x00000005c2800000,0x00000005c2800000,0x00000005d7c00000)
 Metaspace       used 3491K, capacity 4498K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 387K, capacity 390K, committed 512K, reserved 1048576K

OutOfMemory事例

public class OOMTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<Picture> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(20);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            list.add(new Picture(new Random().nextInt(1024 * 1024)));
        }
    }
}

class Picture {
    private byte[] pixels;
    public Picture(int length) {
        this.pixels = new byte[length];
    }
}
//执行结果
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at com.chapter06.Picture.<init>(OOMTest.java:30)
	at com.chapter06.OOMTest.main(OOMTest.java:20)