JVM---运行时数据区-堆
堆
/**
* 【运行时数据区---堆】
* what？
* 一个JVM实例 只有 一个堆内存；
* JVM启动时 堆内存被创建，内存大小也就确定了；
* 堆内存大小 是可以调节的；
* JVM规范规定，堆内存 可以在 物理上不连续，但在 逻辑上 应该是连续的；
* ***所有的线程 共享Java堆内存，但是 还可以划分 线程私有的缓冲区（TLAB， Thread Local Allocation Buffer）；
* 堆 是GC的重点区域；
*
* <堆内存细分>
* 现代的 GC收集器 大部分 基于 分代收集理论 设计；
*
* 堆内存逻辑上细分为：
* Java7及之前：
* 新生代Young Generation Space
* 分为 Eden、Survivor(S0, S1)
* 老年代Tenure Generation Space
* 永久代Permanent Space
*
* Java8及之后：
* 新生代Young Generation Space
* 分为 Eden、Survivor(S0, S1)
* 老年代Tenure Generation Space
* 元空间Meta Space
*
* <堆内存大小>
* 默认大小：
* 初始内存大小：物理内存大小 / 64
* 最大内存大小：物理内存大小 / 4
*
* 可以通过-Xms, -Xmx进行设置：
* -Xms:
* 堆区的起始内存,等价于 -XX:InitialHeapSize
* -X:JVM运行的参数
* ms:memory start
*
* -Xmx:
* 堆区的最大内存，等价于 -XX:MaxHeapSize
* -X:JVM运行的参数
* mx:memory max
*
* ***实际使用时，建议-Xms与-Xmx设置为一样；
*
* 查看设置的参数：
* 方式一：
* jps ：查看当前Java进程
* jstat -gc 进程ID
*
* 方式二：
* VM参数 加 -XX:+PrintGCDetails
*/
年轻代&老年代
/**
* 【堆---年轻代与老年代】
* 存储在JVM中的Java对象 可以划分为 2类：
* a,生命周期 比较短的瞬时对象，这类对象 的创建和消亡 非常迅速；
* b,另一类 生命周期 非常长，在某些极端情况下 还能与 JVM生命周期 一致；
*
* 堆区 逻辑上可分为 新生代、老年代；
* 新生代 又分为 Eden、Survivor0（from）、Survivor1（to）；
*
* 新生代 与 老年代 配置：
* 默认：
* -XX:NewRatio = 2
* 新生代 占 1，老年代 占 2
*
* 在HotSpot中，Eden 与 Survivor0（from）、Survivor1（to） 默认 比例 8：1：1；
*
* 自定义：
* -XX:NewRatio = 4
* 新生代 占 1， 老年代 占 4
*
* -XX:SurvivorRatio=8
* JVM 默认开启 自适应，如果 需要显式指定大小，需要关闭 自适应 -XX:-UseAdaptiveSizePolicy
*
* -Xmn (一般不使用)：
* 设置新生代的最大内存大小；
*
* ***
* 几乎所有的Java对象 都是在Eden 被new出来的；
* 绝大部分 Java对象 的销毁 都在 新生代 进行；
* （新生代 80% 对象 都是 朝生夕死）
*/
对象在堆中不同区域的分配过程
/**
* 【堆---对象分配过程】
* 为新对象分配内存是非常严谨和复杂的任务，JVM的设计者不仅要考虑内存如何划分、在哪里分配等问题，
* 且由于内存分配算法与内存回收算法密切相关，还需要考虑GC执行完成后是否会在内存中产生内存碎片；
*
* 1、大部分 new 的对象 优先 放在 Eden区；
* 2、当 Eden 被填满 又需要创建新的对象时，垃圾回收器 将对 Eden 进行 MinorGC：
* 将 不再被引用的对象 进行销毁；
* 将 剩下可用的对象 移动到 Survivor0 区，并 在对象上的age+1；
* 3、当 Eden 再次被填满 又需要创建新的对象时，垃圾回收器 将对 Eden 进行 MinorGC：
* 将 不再被引用的对象 进行销毁；
* 同时 对 Survivor0 区对象 进行 MinorGC ：
* 将 Survivor0不被引用的对象 进行销毁；
* 将 Eden 幸存对象 及 Survivor0幸存对象 移动至 Survivor1，并在对象上 的age+1；
* 4、如此往复，当 Survivor 区 对象的age > 15 时，Survivor 幸存对象 将被 移动至 老年代；
* Survivor 对象 移动至 老年代 阈值设置：
* -XX：MaxTenuringThreshold=
*
* <对象分配的特殊情况>
* 对于 大对象 ，优先 考虑 放在 Eden ：
* 如果 Eden 内存够：
* 存放
* 如果 Eden 内存不够 ：
* 进行 Minor GC：
* MinorGC 后 Eden够 ：
* 存放
* MinorGC 后 Eden不够 ：
* 放在 老年代；
* 如果 老年代 空间够
* 存放；
* 如果 老年代 空间不够
* 进行 MajorGC（FullGC）：
* MajorGC 老年代 够：
* 存放；
* MajorGC 老年代 不够：
* OOM；
*/
MinorGC（YoungGC）、MajorGC（OldGC）、FullGC
Full GC：
一种清理整个堆空间（包括年轻代、老年代以及元空间或永久代）的垃圾回收操作；
Major GC：
针对老年代进行的垃圾回收操作；
Minor GC：
针对年轻代进行的垃圾回收操作；
/**
* 【MinorGC（YoungGC）、MajorGC（OldGC）、FullGC】
* JVM在进行GC时，并不是 每次 都对 新生代、老年代、方法区 一起 回收，大部分回收 指的都是 新生代；
*
* 在HotSpot VM实现中，GC 按照 回收区域 分为 ：
* 1、部分收集 Partial GC：
* Minor GC（YoungGC）:
* 针对 新生代（Eden、S0,S1）；
*
* ***触发时机：
* 当 Eden 内存不足 时触发 MinorGC（Survivor 满 不会触发）
* Minor GC 会 触发 Stop The World（STW），暂停 用户线程，等GC结束后，用户线程才能恢复；
*
* Major GC （Old GC）：
* 针对 老年代；
* ***目前，只有CMS GC 才会单独收集老年代；
* Major GC 一般 比 Minor GC 慢10倍以上，STW时间更长；
* 如果 Major GC后，老年代 内存还不足，触发 OOM；
*
* 混合 GC（Mixed GC）：
* 新生代、部分 老年代 进行 GC；
* ***目前，只有G1 GC会有这种行为；
*
* 2、整堆收集 Full GC
* 针对 整个 堆、方法区 进行 GC；
*
* ***触发时机：
* a, 调用System.gc()时，系统建议执行FullGC，但不必然执行；
* b, 老年代空间不足
* c, 方法区空间不足
*/
堆空间分代思想
/**
* 【堆空间分代思想】
* 经研究表明，不同对象的生命周期不一样，70%-99% 对象 都是 临时对象；所以，将 堆分为：
* 新生代：1（Eden ：Survivor0 ：Survivor1 = 8：1：1）、老年代：2
*
* <堆空间分代唯一的理由>：
* 优化GC性能；
*/
堆-内存分配策略
/**
* 【堆-内存分配策略】
* 1、优先分配在Eden
* 2、对于 大对象 直接 分配到 老年代；
* （大对象：占用连续空间比较大）
* 3、长期存活的对象 分配到 老年代；
* （长期存活：Survivor 区的对象 age 达到 阈值 ）
* 4、动态年龄判断
* 如果 Survivor 区 相同age所有对象的大小的总和 大于 Survivor 区的一半，age >= 该年龄 的对象 直接进入老年代，无需要等待达到 阈值；
* 5、空间分配担保
* -XX:HandlePromotionFailure
*/
private static void test2() {
byte[] arr = new byte[1024*1024*20]; // 20m
/**
* -Xms60m -Xmx60m -XX:NewRatio=2 -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+PrintGCDetails
*
* YoungG(20m Eden:16m S0:2m S1:2m) OldGen(40m)
*
* 结果：大对象直接进入OldGen
*
* Heap
* PSYoungGen total 18432K, used 2300K [0x00000007bec00000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
* eden space 16384K, 14% used [0x00000007bec00000,0x00000007bee3f3a0,0x00000007bfc00000)
* from space 2048K, 0% used [0x00000007bfe00000,0x00000007bfe00000,0x00000007c0000000)
* to space 2048K, 0% used [0x00000007bfc00000,0x00000007bfc00000,0x00000007bfe00000)
* ParOldGen total 40960K, used 20480K [0x00000007bc400000, 0x00000007bec00000, 0x00000007bec00000)
* object space 40960K, 50% used [0x00000007bc400000,0x00000007bd800010,0x00000007bec00000)
* Metaspace used 3290K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
* class space used 363K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
*/
}
堆---TLAB
/**
* 【堆---TLAB】
* why？
* 堆是 一个进程中 多个线程 共享的区域；
* 多个线程 在同一个 堆中 并发 创建对象时，会引发 堆空间安全问题；
* 为避免 多个线程 操作 同一个内存，使用了 加锁机制；
*
* 位置
* 新生代的Eden区域
*
* what？
* TLAB（Thread Local Allocation Buffer）
* 从内存分配的角度，在 新生代的Eden区 中，JVM为 每个线程 分配了一个 私有空间 TLAB；
* 这种分配策略称为 快速分配策略；
*
* 好处
* 多线程同时分配内存时，使用TLAB可以避免内存分配的安全问题；
* 同时还能提升内存分配的吞吐量；
*
* 如何查看是否开启TLAB
* jinfo -flag UseTLAB 进程ID
* （TLAB 默认开启）
* -XX:+UseTLAB +为开启
*
* 设置TLAB空间大小
* 默认，TLAB空间很小，只占 Eden的 1%，可以通过 -XX:TLABWasteTargetPercent 进行自定义；
*
* TLAB空间不足如何处理？
* 一旦 在TLAB中 分配失败，JVM将使用 加锁机制，在 Eden中进行分配对象，保证操作的原子性；
*
* JVM将TLAB 当做 内存分配的首选，尽管 不是所有的对象 都能在 TLAB 中分配；
*/
堆---参数设置
/**
* 【堆---参数设置】
* -XX:+PrintFlagsInitial
* 查看所有参数的默认值；
* -XX:+PrintFlagsFinal
* 查看所有参数的最终值；
* -Xms
* 堆空间初始化大小（默认物理内存的 1/64）
* -Xmx
* 最大堆空间（默认为 物理内存的 1/4）
* -Xmn
* 设置新生代大小
* -XX:NewRatio
* 设置 新生代 与 老年代 比例
* -XX:SurvivorRatio
* 设置 新生代 中 Eden 与 Survivor 的比例
* -XX:MaxTenuringThreshold
* 设置 新生代对象最大年龄 阈值
* -XX:+PrintGCDetails
* 输出 详细的GC日志
* -XX:+PrintGC
* 输出 简化的GC日志
*/
