Java堆

Java堆的结构

还是那句话“栈管运行，堆管数据”，Java堆中存储的主要就是对象实例数据。一个JVM实例只存在一个堆，其大小默认情况下是内存的1/4（HotSpot）。堆从GC回收的角度看物理上分为两个部分：新生区、老年区；而逻辑上又可以分为三个部分：

新生区 PSYoungGen
老年区 ParOldGen
元空间 MetaSpace

物理上

逻辑上

新生区

新生区是所有对象产生的地方，也是大部分对象消亡的地方。新生区又可以细分为3块

Eden区，对象产生的地方。
幸存区
- From区，上一次轻GC清理后幸存的对象存放的地方。
- To区，本次GC清理完后幸存的对象存放到这。

注意From区和To区是动态变化的，每一次GC清理完，幸存区中空的部分为To区，幸存的对象复制到To区，然后当前的From区和Eden区被GC完全清空。接着在下一次GC时，原本的From区由于被上一次的GC清空了，而原本的To区存储着上一次幸存的对象，所以对于当前GC来说From区和To区的位置恰好和之前相反。

养老区

养老区存储的也是对象，但存储在养老区的对象是经过了多次新生区的轻GC后幸存下来的对象（15次）。在养老区也满的情况下就会触发FullGC进行垃圾回收，如果仍然爆满，则会爆出OOM（OutOfMemory）错误。

元空间（仅仅逻辑上属于堆！）

元空间其实是对方法区的实现。之前提过方法区存储的是类的模板信息，这就类似一个接口，只告诉你有什么而不是具体的，所以将方法区的模板实现后这些数据包括类、常量池、方法、编译器编译后的代码就存到了元空间中。（Java8之前元空间就叫做永久区）

GC垃圾回收

堆之所以这么划分就是因为GC回收时方便管理。由对象在堆中的转移顺序可知，GC回收必然是先发生在新生区接着才可能是养老区。

MinorGC

新生区的垃圾回收，就是轻GC，也就说GC。它的过程简而言之三步：复制、清空、交换。

Eden区新生对象，当产生的对象数量第一次挤满Eden区，就会触发轻GC，还有引用的对象就复制到To区，接着清空整个Eden区，GC完后原本的To区（before）由于存放了对象，所以To区（before）变成了From区（now），From区（before）成了To区（now），就是所谓的交换。接着Eden区还在不断new对象，又一次挤满Eden后，又触发GC，还有引用的对象复制到To区，然后清空整个Eden区和From区，再发生交换……

清空之后有交换，谁空谁是To

部分对象由于每次都存活，在From区和To区来回复制，每次复制年龄，15岁后就转移到养老区。（具体岁数可以由JVM参数MaxTenuringThreshold来调整）

FullGC

从新生区幸存多次的对象不断存入养老区，当养老区也满了，就会触发FullGC。养老区仍然爆满后就抛出OOM错误。

堆参数

实际的应用中，我们可能会需要调整一下JVM默认的堆参数来满足实际的开发需求，下面看看如何进行堆参数的调整，同时通过OOM验证堆的结构。
首先通过如下代码，我们可以查看我们的CPU核数，和当前堆的一些默认设定。 -Xmx 参数就是堆的最大内存限制， -Xms 就是堆的初始内存限制。

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("CPU核数：" + Runtime.getRuntime().availableProcessors());

    // 获取当前实例的运行时数据区对象
 	// 运行时数据区就是我们所说的JVM的运行时数据区，只不过封装成了一个类
    long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();
    long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();
    System.out.println("-Xmx: MAX_MEMMORY = " + maxMemory + "bytes, " + (maxMemory / (double) 1024 / 1024) + "MB");
    System.out.println("-Xms: TOTAL_MEMORY = " + totalMemory + "bytes, " + (totalMemory / (double) 1024 / 1024) + "MB");
}

然后我查看本机的内存大小，发现JVM堆的默认最大值大概就是本机内存的1/4.

在Eclipse下，找到JVM参数的配置，可以看到每一个运行程序对应一个JVM分配的堆

然后为了能够快速观察到OOM错误，我将堆的大小改为了10m，然后 while(true) 使劲 new 对象，之后通过控制台就可以观察到垃圾回收的过程：先是多个GC，之后出现FullGC，FullGC搞不定最后就出现了OOM错误。