Java 内存模型之堆内存(Heap)

简介 一、背景知识:内存类型介绍 1、什么是PermGen? PermGen:PermanentGeneration PermGen区是一个特殊的JVM内存区,因为它用来存储用来描述Class的 元数据(Class可以不属于Java语言的一部分,也可以属于),诸如:描述类及其方法。 在大的应用中该区一会儿就满了,并抛出错误:java.lang.OutOf

一、背景知识:内存类型介绍 

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1、什么是 Perm Gen? 

Perm Gen : Permanent Generation 

Perm Gen 区是一个特殊的JVM内存区,因为它用来存储用来描述 Class 的 
元数据(Class 可以不属于Java语言的一部分,也可以属于),诸如:描述类及其方法。 

在大的应用中该区一会儿就满了,并抛出错误:java.lang.OutOfMemoryError: PermGen 
然而无论你怎么设置 -Xmx 也不管用。 
因为设置其大小的参数不是 -Xmx,而是 -XX:PermGen, -XX:MaxPermGen (不同Java版本略有变化) 


2、Heap VS. Stack VS. Perm 

Heap(堆内存): 
使用Java语言创建的所有的引用对象类型,都在此存储。并由 GC (Garbage Collection)对其进行管理, 
诸如:释放不再被程序引用的对象所占据的内存。 

Stack(栈内存): 
与 Heap 相对的是,Stack 存放基础数据类型。诸如:int, char 等。 
由程序的执行顺序控制变量的进出栈顺序,而不是由 GC 控制栈内存的管理。 

Perm(持久内存): 
用于存储类的元数据。诸如:类的定义,方法的定义等。 

Perm 的生命周期与 JVM 绑定,而 Heap 的生命周期与程序绑定。 



二、堆内存(Heap) 与 Garbage Collection 

理解 GC (Garbage Collection),需要理解 Heap 。 

JVM 的 Heap 堆内存在物理上被划分为两部分:Young Gen, Old Gen 


1、 JVM 内存管理之:Young Gen 

所有新创建的 Object 首先被放在 Young Generation 内存区。 
如果 Young Generation 内存区满了,则执行 Garbage Collection 。这种 GC 称为 Minor GC。 
Young Generation 区又分为三部分: Eden Memory,Survivor0 Memory (S0),Survivor1 Memory(S1). 


Young Generation 内存区要点: 

1、绝大多数新建的 Object 被放在 Eden Memory 

2、如果 Eden Memory 内存满了,则进行 GC 操作。 
   同时把未被 GC 的 Object 移动到 S0 或 S1 中。 
   此时 Minor GC 也会检查和移动 S0 和 S1 中的对象。 
   最后使 S0,S1 其中一个置为空。 

3、多次 GC 后仍然未被 GC 的 Object 将被移动到 Old Gen 内存区中。 
   通常 Object 会被 GC 设定一个轮询的阀值。 


2、 JVM 内存管理之:Old Gen 

Old Gen 内存区存放了经过多次 Minor GC 后仍然不能被 GC 的 Object。 
与 Young Gen 相同,当 Old Gen 区满了之后将执行 GC 操作,该操作称为:Major GC。 
耗用的时间也相对较长。 

stop-the-world 事件 
Young Gen 和 Old Gen 都可以主动触发 stop-the-world 事件,挂起所有任务,执行 GC 操作。 
被挂起的任务只有在 GC 执行完毕后,才会恢复执行。 
多数情况下, GC 性能调优(GC tuning)就是指降低 stop-the-world 时 GC 执行的时间。 


三、Perm Gen 

JVM 在 Permanent Generation 或 Perm Gen 内存区中存放应用程序的元数据 
(application metadata),用来描述类及其方法的原始信息。 
注意:Perm Gen 不是 Heap 的一部分。 

Perm Gen 被 JVM 使用于应用程序运行期间(runtime),基于应用所使用到的类。 
Perm Gen 中同时包括 Java SE 包中的类。 
Perm Gen 只有在执行 Full GC 时才会被 GC。 


四、内存管理调优参数 

-Xms 
设置JVM启动时的堆内存(Heap)的大小 

-Xmx For setting the maximum heap size. 
设置堆内存(Heap)的最大值 

-Xmn 
设置 Young Gen 内存区的大小 

-XX:PermGen 
设置 Perm Gen 内存的初始大小 

-XX:MaxPermGen 
设置 Perm Gen 内存的最大值 

-XX:SurvivorRatio 
设置 Eden Gen 与 S0 Gen,S1 Gen 内存的大小比。默认值:8 
例如: 
Young Gen 大小为 10M, 
-XX:SurvivorRatio=2 
则: 
Eden Gen 的大小为 5, 
S0 和 S1 的大小分别为 2.5 
    
-XX:NewRatio 
设置 Old Gen / Young Gen 的值。默认:2 


大部分情况下,默认值不用调。详细请参考官方文档。 


五、Java内存管理之 Garbage Collection 


垃圾回收 GC (Garbage Collection) 是 Java 鉴别、移出内存中不再使用的对象, 
并释放其所占内存的过程。 

Java 语言的一项非常好的特点就是:自动垃圾回收(Automatic GC)。 
不像其它语言(例如 C 语言),需要手动释放内存。 

Java 的垃圾收集器是一个在后台运行的程序,它检查所有在内存中运行的对象, 
并找出那些不再在程序中的任何地方引用到的对象。 
这些对象将被声明为程序运行垃圾,以释放其所占的内存,为其它对象继续使用。 

GC 的运行步骤: 

      1、Marking(标记): 
          这是GC工作的第一步。鉴定出不再使用的对象,并对其进行标记。 

      2、Normal Deletion(一般化删除): 
          移除不使用的对象,并释放其所占空间。 

      3、Deletion with Compacting(压缩删除): 
          在删除所有不再使用的对象后,所有未被删除的对象将被移动到一起。 
          这样可以提高对 new Objects 分配内存时的性能。 


这种简单的 Mark 然后 delete 的方式有两点不足: 

      1、不高效。新对象刚创建完,还没有被引用时就被删除了。 
      2、重复。那些即使一直被程序引用的对象,也要在每次的GC轮询中被检查。



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