JVM系列（八）：堆（Heap）的相关知识介绍

目录

1、JVM堆的概念

2、JVM堆的特点

3、JVM堆的内部结构

3.1 组成

3.2 堆内存内部空间所占比例

3.3 永久代和元空间区别

4、堆空间的大小设置

5、堆空间垃圾回收

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1、JVM堆的概念

JVM中的堆是用来存放对象的内存空间，几乎所有的Java对象、数组都存储在JVM的堆内存中。比如当我们new一个对象或者创建一个数组的时候，就会在堆内存中分配出一段空间用来存放。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，保存所有引用类型的真实信息，便于后续的执行。

2、JVM堆的特点

• 堆内存的存储特点：先进先出，后进后出

• 堆是JVM占用区域最大的一块，并且在运行时动态地分配内存大小

• 线程共享，整个 Java 虚拟机运行过程中只会有一个堆，所有的线程都访问同一个堆。而JVM中的程序计数器、Java 虚拟机栈、本地方法栈都是一个线程对应一个。

• 虚拟机启动的时候创建堆。

• 堆是JVM中涉及垃圾回收的主要场所。

• 堆可分为新生代（Eden 区：From Survior，To Survivor）、老年代。

• JVM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。

• 关于 Survivor（幸存区） s0，s1 区: 复制之后有交换，谁空谁是 to。

3、JVM堆的内部结构

3.1 组成

堆内存逻辑上由新生代 ( Young )、老年代 ( Old )、永久代(Perm)组成

新生代 ( Young )包括：Eden、From Survivor(From幸存区)和To Survivor(To幸存区)组成。

JDK1.7堆内部组成

JDK1.8 堆内部组成，其中永久代(Perm)换成了元空间

堆内存逻辑角度：:堆=新生代+老年代+永久代或者元空间

堆内存物理角度：由新生代 ( Young )和老年代 ( Old )组成，公式如下：

堆内存的实际大小=新生代的大小+老年代的大小

3.2 堆内存内部空间所占比例

新生代与老年代的默认比例： 1:2

新生代区的默认比例是： 8:1:1

说明：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

3.3 永久代和元空间区别

永久代：使用的是JVM的内存；存储字符串和数组容易出现性能和内存溢出问题，大小不好指定，GC复杂度高。

元空间：不再使用JVM的内存而是使用计算机本地内存，元空间大小只受本地内存限制。

元空间的设置参数：-XX:MetaspaceSize（初始值值）和-XX:MaxMetaspaceSize（最大值）

4、堆空间的大小设置

-Xms：表示堆区的初始内存，等价于 -XX:InitialHeapSize

-Xmx ：表示堆区的最大内存，等价于 -XX:MaxHeapSize

注意：如果堆中的内存大小超过 “-Xmx" 所指定的最大内存值的时候，将会抛出 OutOfMemoryError 异常。

说明：一般情况下会将 -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避免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：物理电脑内存大小 / 64

最大内存：物理电脑内存大小 / 4

5、堆空间垃圾回收

堆空间的垃圾回收有三种机制，MinorGC，MajorGC，FullGC。

Minor GC：清理年轻代内存空间（包括 Eden 和 Survivor 区域），释放在Eden中所有不活跃的对象，释放后若Eden空间还不满足以放入新对象，JVM会试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区。Survivor区被用来作为Eden及老年代的中间交换区域，如果老年代空间满了，Survivor区的对象会被移到老年代，否则会被保留在Survivor区。

Major GC：清理老年代内存空间，当老年代空间不够时，JVM会在老年代进行Major GC。

Full GC：清理JVM整个堆内存空间，包括年轻代和老年代空间。