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JVM堆空间

news 来源：原创 2025/5/20 17:01:05

一、堆空间的核心概述

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。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。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(ThreadLocal Allocation Buffer,TLAB)。所有的对象实例以及数组都应当在运行时分配在堆上。

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被移除，仅仅在垃圾收集的时候才会被移除。堆是GC(Garbage Collection，垃圾收集器)执行垃圾回收的重点区域

二、内存细分:

三、设置堆内存大小与OOM

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，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，其目的是为了能够在iava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

四、年轻代与老年代:

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，这类对象的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够与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)

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

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

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的

可以使用选项"-Xmn"设置新生代最大内存大小

五、图解对象分配过程:

为新对象分配内存是一件非常严谨和复杂的任务，JVM的设计者们不仅需要考虑内存如何分配、在哪里分配等问题，并且由于内存分配算法与内存回收算法密切相关，所以还需要考虑GC执行完内存回收后是否会在内存空间中产生内存碎片。

(1).new的对象先放伊甸园区。此区有大小限制。

(2).当伊甸园的空间填满时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收(Minor GC)，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。再加载新的对象放到伊甸园区

(3).然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存者0区。

(4).如果再次触发垃圾回收，此时上次幸存下来的放到幸存者0区的，如果没有回收，就会放到幸存者1区。

(5).如果再次经历垃圾回收，此时会重新放回幸存者0区，接着再去幸存者1区

(6).啥时候能去养老区呢?可以设置次数。默认是15次，可以设置参数-XX:MaxTenuringThreshold=<N>

(7).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

(8).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:

针对幸存区s0，s1区的总结:复制之后有交换，谁空谁是to

关于垃圾回收:频繁在新生区收集，很少在养老区收集，几乎不在永久区/元空间收集

六、Minor GC、Major GC与Full GC的区别:

JVM在进行GC时，并非每次都对上面三个内存区域一起回收的，大部分时候回收的都是指新生代。针对HotSpotVM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(Full GC)

1.部分收集:

不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为:

新生代收集(Minor GC/Young GC):只是新生代的垃圾收集

老年代收集(Major GC/Old GC):只是老年代的垃圾收集

目前，只有CMSGC会有单独收集老年代的行为,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。

混合收集(Mixed GC):收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。只有G1 GC会有这种行为

2.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:

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);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。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

老年代GC(MajorGC/Full GC)触发机制:

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。出现了Major GC，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Major GC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.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。

Full GC触发机制:

触发Full GC 执行的情况有如下五种:

a.调用System.gc()时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行

b.老年代空间不足

c.方法区空间不足

d.通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存

e.由Eden区、survivor space0(From Space)区向survivor space1(To Space)区复制时，对象大小大于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小

说明:full gc是开发或调优中尽量要避免的。这样暂时时间会短一些

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