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堆

2020-06-02 13:53:27   0  举报

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AI智能生成

JVM堆

JVM

JVM结构

作者其他创作

大纲/内容

(1) 堆的核心概念

基本概念和理解

(1)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

(2)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管理的最大一块内存空间

堆内存的大小是可以调节的

(3)《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。

(4)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）

(5)《Java虚拟机规范》中对Java堆的描述是：所有的实例对象以及数组都应当在运行时分配在堆上。（The heap is run-time data area from which memoy for all class instances and arrays is allocated）

“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。——从实际使用角度看的

(6)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

(7)在方法结束后，堆中的对象不会马上被移除掉，仅仅在垃圾收集的时候才会被移除

(8)堆，是GC(Garbge Collection，垃圾收集器) 执行垃圾回收的重点

图示

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，对空间细分为：

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

堆空间内部结构

(2) 设置堆内存大小和OOM

堆空间大小的设置

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“-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，其目的是为了能够在Java垃圾回收机制清理完堆区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，初始化内存：物理电脑内存大小/64            最大内存大小：物理内存/4

OutOfMemory举例

(3)年轻代与老年代

JVM对象划分

存储在JVM中的Java对象可以被划分为两类

一类是生命周期较短的瞬时对象，这类对象创建和消亡都非常迅速

另外一类对象的生命周期却非常长，在某些极端的情况下还能与JVM的生命周期保持一致

Java堆区进一步细分的话，可以划分为年轻代（YoungGen）和老年代（OldGen）

其中年轻代又可以划分为Eden空间，Survivor0空间和Survivor1空间（有时也叫 from区，to区）。

相关参数设置

-XX:+PrintFlagsInitial：查看所有的参数的默认值

-XX:+PrintFlagsFinal：查看所有参数的最终值（可能会存在修改，不再是初始值）

-Xms：初始堆空间内存（默认为物理内存的1/64）

-Xmx：最大堆空间内存（默认为物理内存的1/4）

-Xmn：设置新生代的大小。（初始值及最大值）

-XX:NewRatio：配置新生代与老年代再堆结构的占比

-XX:SurvivorRatio：设置新生代中Eden和S0/S1空间的比例

-XX:MaxTenuringThreashold：设置新生代垃圾的最大年龄

-XX:+PrintGCDetails：输入详细的GC处理日志

打印GC简要信息

-XX:+PrintGC

-verbose:gc

-XX:HandlePromotionFailure：是否设置空间分配担保

再次概述

在发生Minor GC之前，虚拟机会检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象的总空间

如果小于，则此次Minor GC是安全的

如果大于，则虚拟机会查看-XX:HandlePromotionFailure设置值是否允许

如果HandlePromotionFailure=true，那么会继续检查老年代最大可用连续空间是否大于历次晋升到老年代的对象平均大小

如果大于，则尝试进行一次Minor GC，但这次Minor GC依然是有风险的

如果小于，则改为进行一次Full GC

如果HandlePromotionFailure=false，则改为进行一次Full GC

在JDK6 Update24之后，HandlePromotionFailure参数不会再影响到虚拟机的空间担保策略，观察OpenJDK中的源码变化，虽然源码中还定义了 HandlePromotionFalure参数，但是在代码中已经不会使用它。JDK6 Update24之后的规则变为只要老年代的连续空间大于新生代对象总大小或者历次晋升的平均大小就会进行Minor GC，否则将进行Full GC

(10)堆是分配对象的唯一选择吗

堆是对象存储的唯一选择吗？

在《深入理解Java虚拟机》中关于Java堆内存有这样一段描述：

随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配，标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化，所有的对象分配到栈上也逐渐变得不那么“绝对”了

在Java虚拟机中，对象是在Java堆中分配内存的，这是一个普遍的常识。但是，有一种特殊情况，那就是如果经过逃逸分析（Escape Analysis）后发现，一个对象并没有逃逸出方法的话，那么就可能被优化成栈上分配。这样就无需在堆上分配内存，也无需进行垃圾回收了。这也是最常见的堆外存储技术。  此外，前面提到的基于OpenJDK深度定制TaoBaoVM，其中创新的GCIH(GC invisible heap)技术实现off-heap，将生命周期较长的Java对象从heap中移至heap外，并且GC不能管理GCIH内部的Java对象，以此达到降低GC的回收频率和提升GC的回收效率的目的

逃逸分析概述

如何将堆上的对象分配到栈，需要使用逃逸分析手段

这是一种可以有效减少Java程序种同步负载和内存堆分配压力的跨函数全局数据流分析算法

通过逃逸分析，Java Hotspot编译器能够分析出一个新的对象的引用的使用范围从而决定是否要将这个对象分配到堆上

逃逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域：

当一个对象在方法种被定义后，对象只在内部使用，则认为没有发生逃逸。

当一个对象在方法种被定义后，他被外部房啊所引用，怎认为发生逃逸。例如作为调用参数传递到其他地方去

在JDK 6u23版本之后，HotSpot种默认就已经开启了逃逸分析。

如果使用的是较早的版本，开发人员则可以通过：

选项“-XX:+DoEscapeAnalysis”显式开启逃逸分析

通过选项“-XX:+PrintEscapeAnalysis”查看逃狱分析的筛选结果

结论