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【Java】堆学习

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【Java】堆学习

目录

堆的核心概述: 

堆内存分区:

年轻代与老年代:

设置堆内存大小与 OOM

图解对象分配过程:(重要)

Minor GC、Major GC、Full GC

年轻代 GC(Minor GC)触发机制

老年代 GC(MajorGC/Full GC)触发机制



堆的核心概述: 

一个进程对应一个JVM的实例,一个JVM实例中只有一个运行时数据区,里面只有一个方法区和堆,一个进程的多个线程共享方法区和堆,那就要考虑线程的安全问题。

每个线程各有一套程序计数器、本地方法栈、虚拟机栈。

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,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。

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,要考虑线程的安全问题,并发性就差,在这里还可以划分线程私有的缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB),提高并发性。

5、《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)

7、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。

8、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。

如果栈里面对象引用一出栈,堆里面的对象立马GC,会造成GC的频率特别高,会影响用户线程的执行

9、堆,是GC(Garbage Collection,垃圾收集器)执行垃圾回收的重点区域。

对象实体所属的类是什么,定义的结构方法都在哪里?(方法区也存在垃圾回收)

在方法区中, 即加载后类的信息在方法区中。

一个JVM实例只存在一个堆内存,并且堆内存的大小是可以调节的

如何设置堆内存大小

-Xms10m -Xmx10m

Xms:堆区的起始内存

Xmx:堆区的最大内存

堆空间设置的大小=新生代+老年代,不包括元空间。

堆内存分区:

年轻代与老年代:

存储在JVM中的Java对象可以被划分为两类:

1、一类是生命周期较短的瞬时对象,这类对象的创建和消亡都非常迅速,生命周期短的,及时回收即可

2、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够与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(有时也叫做from区、to区,这两个区的大小是相等的)

 配置新生代与老年代的比例(一般不会调):

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

2、可以修改-XX:NewRatio=4,表示新生代占1,老年代占4,新生代占整个堆的1/5

当发现在整个项目中,生命周期长的对象偏多,那么就可以通过调整老年代的大小,来进行调优

 

新生区中的比例

1、在HotSpot中,Eden空间和另外两个survivor空间缺省所占的比例是8 : 1 :1

   当然开发人员可以通过选项-XX:SurvivorRatio调整这个空间比例。比如-XX:SurvivorRatio=8

2、几乎所有的Java对象都是在Eden区被new出来的。绝大部分的Java对象的销毁都在新生代进行了(有些大的对象在Eden区无法存储时候,将直接进入老年代)

3、IBM公司的专门研究表明,新生代中80%的对象都是“朝生夕死”的。

4、新生代的对象默认生命周期超过 15 ,就会去养老区养老

设置堆内存大小与 OOM 设置堆空间大小 1、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 2、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。 3、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。 4、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

图解对象分配过程:(重要)

1、我们创建的对象,一般都是存放在Eden区的,当我们Eden区满了后,就会触发GC操作,一般被称为 YGC / Minor GC操作。

Eden和S0、S1的比例是8:1:1,只有Eden满了才出发YGC,S0满了不会触发YGC,但是触发YGC时候会把Eden和S0一起回收。

2、当我们进行一次垃圾收集后,红色的对象将会被回收(不再被使用,没有引用指向他),而绿色的还被使用着,存放在S0(Survivor From)区。

    同时我们给每个对象设置了一个年龄计数器,经过一次回收后还存在的对象,将其年龄加 1。

3、同时Eden区继续存放对象,当Eden区再次存满的时候,又会触发一个MinorGC操作,此时GC将会把 Eden和Survivor From中的对象进行一次垃圾收集,把存活的对象放到 Survivor To区,同时让存活的对象年龄 + 1,现在S1是From区,S0是To区(经过一次MinorGC后谁空谁就是To区)。

4、我们继续不断的进行对象生成和垃圾回收,当Survivor中的对象的年龄达到15的时候,将会触发一次 Promotion 晋升的操作,也就是将年轻代中的对象晋升到老年代中.

可以设置新生区进入养老区的年龄限制,设置 JVM 参数:-XX:MaxTenuringThreshold=N 进行设置

在养老区,相对悠闲。当养老区内存不足时,再次触发GC:Major GC,进行养老区的内存清理

若养老区执行了Major GC之后,发现依然无法进行对象的保存,就会产生OOM异常。

 

总结:

1、针对幸存者s0, s1区的总结:交换之后,谁空谁是to.

2、关于垃圾回收:频繁在新生代收集,很少在老年代收集,几乎不在永久区/元空间收集

永久区/元空间的落地实现就是:方法区

Minor GC、Major GC、Full GC

1、我们都知道,JVM的调优的一个环节,也就是垃圾收集,我们需要尽量的避免垃圾回收,因为在垃圾回收的过程中,容易出现STW(Stop the World)的问题,会停掉用户线程,而 Major GC 和 Full GC出现STW的时间,是Minor GC的10倍以上

2、JVM在进行GC时,并非每次都对上面三个内存区域(新生代、老年代、方法区)一起回收的,大部分时候回收的都是指新生代。

     针对Hotspot VM的实现,它里面的GC按照回收区域又分为两大种类型:一种是部分收集(Partial GC),一种是整堆收集(FullGC)

部分收集:

不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为:

1、新生代收集(Minor GC/Young GC):只是新生代的垃圾收集

2、老年代收集: (Major GC/Old GC):只是老年代的圾收集。

    注意,很多时候Major GC会和Full GC混淆使用,需要具体分辨是老年代回收还是整堆回收。

整堆收集(Full GC):

收集整个java堆和方法区的垃圾收集。

年轻代 GC(Minor GC)触发机制

1、当年轻代空间不足时,就会触发Minor GC,这里的年轻代满指的是Eden代满,Survivor满不会引发GC。(每次Minor GC会清理年轻代的内存)

2、因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性,所以Minor GC非常频繁,一般回收速度也比较快。这一定义既清晰又易于理解。

3、Minor GC会引发STW,暂停其它用户的线程,等垃圾回收结束,用户线程才恢复运行,一般回收速度也比较快,所以对用户线程影响比较小,影响较大的是老年代GC,STW时间较长。

老年代 GC(MajorGC/Full GC)触发机制

1、指发生在老年代的GC,对象从老年代消失时,我们说 “Major Gc” 或 “Full GC” 发生了

2、出现了MajorGc,经常会伴随至少一次的Minor GC,但非绝对的,在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行MajorGC的策略选择过程。也就是在老年代空间不足时,会先尝试触发Minor GC,如果之后空间还不足,则触发Major GC。

3、Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上,STW的时间更长,如果Major GC后,内存还不足,就报OOM了。

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