Java堆內(nèi)存管理是影響性能的主要因素之一。

堆內(nèi)存溢出是Java項(xiàng)目非常常見(jiàn)的故障，在解決該問(wèn)題之前，必須先了解下Java堆內(nèi)存是怎么工作的。

先看下JAVA堆內(nèi)存是如何劃分的，如圖：

• JVM內(nèi)存劃分為堆內(nèi)存和非堆內(nèi)存，堆內(nèi)存分為年輕代（Young Generation）、老年代（Old Generation），非堆內(nèi)存就一個(gè)永久代（Permanent Generation）。
• 年輕代又分為Eden（生成區(qū)）和Survivor（生存區(qū)）。Survivor區(qū)由FromSpace和ToSpace組成。Eden區(qū)占大容量，Survivor兩個(gè)區(qū)占小容量，默認(rèn)比例是8:1:1。
• 堆內(nèi)存用途：存放的是對(duì)象，垃圾收集器就是收集這些對(duì)象，然后根據(jù)GC算法回收。
• 非堆內(nèi)存用途：永久代，也稱(chēng)為方法區(qū)，存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)期存活的對(duì)象，比如類(lèi)的元數(shù)據(jù)、方法、常量、屬性等。

在JDK1.8版本廢棄了永久代，替代的是元空間（MetaSpace），元空間與永久代上類(lèi)似，都是方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)，他們最大區(qū)別是：元空間并不在JVM中，而是使用本地內(nèi)存。

元空間有兩個(gè)參數(shù)：

• MetaspaceSize：初始化元空間大小，控制發(fā)生GC閾值。
• MaxMetaspaceSize：限制元空間大小上限，防止異常占用過(guò)多物理內(nèi)存。

為什么移除永久代？

移除永久代原因：為融合HotSpot JVM與JRockit VM（新JVM技術(shù)）而做出的改變，因?yàn)镴Rockit沒(méi)有永久代。

有了元空間就不再會(huì)出現(xiàn)永久代OOM問(wèn)題了

分代概念

新生成的對(duì)象首先放到年輕代Eden區(qū)，當(dāng)Eden空間滿了，觸發(fā)Minor GC，存活下來(lái)的對(duì)象移動(dòng)到Survivor0區(qū)，Survivor0區(qū)滿后觸發(fā)執(zhí)行Minor GC，Survivor0區(qū)存活對(duì)象移動(dòng)到Survivor1區(qū)，這樣保證了一段時(shí)間內(nèi)總有一個(gè)survivor區(qū)為空。經(jīng)過(guò)多次Minor GC仍然存活的對(duì)象移動(dòng)到老年代。

老年代存儲(chǔ)長(zhǎng)期存活的對(duì)象，占滿時(shí)會(huì)觸發(fā)Major GC=Full GC，GC期間會(huì)停止所有線程等待GC完成，所以對(duì)相應(yīng)要求高的應(yīng)用盡量減少發(fā)生Major GC，避免響應(yīng)超時(shí)。

• Minor GC：清理年輕代
• Major GC：清理老年代
• Full GC：清理整個(gè)堆空間，包括年輕代和永久代

所有GC都會(huì)停止所有應(yīng)用進(jìn)程

為什么分代？

將對(duì)象根據(jù)存活概率進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)存活時(shí)間長(zhǎng)的對(duì)象，放到固定區(qū)，從而減少掃描垃圾時(shí)間及GC頻率。針對(duì)分類(lèi)進(jìn)行不同的垃圾回收算法，對(duì)算法揚(yáng)長(zhǎng)避短。

為什么Survivor分為兩塊相等大小的幸存空間？

主要為了解決碎片化。如果內(nèi)存碎片化嚴(yán)重，也就是兩個(gè)對(duì)象占用不連續(xù)的內(nèi)存，已有的連續(xù)內(nèi)存不夠新對(duì)象存放，就會(huì)觸發(fā)GC。

JVM堆內(nèi)存常用參數(shù)

垃圾回收算法（GC，Garbage Collection）

紅色是標(biāo)記的非活動(dòng)對(duì)象，綠色是活動(dòng)對(duì)象。

• 標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）

GC分為兩個(gè)階段，標(biāo)記和清除。首先標(biāo)記所有可回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象。同時(shí)會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)的內(nèi)存碎片。碎片過(guò)多會(huì)導(dǎo)致以后程序運(yùn)行時(shí)需要分配較大對(duì)象時(shí)，無(wú)法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存，而不得已再次觸發(fā)GC。

• 復(fù)制（Copy）

將內(nèi)存按容量劃分為兩塊，每次只使用其中一塊。當(dāng)這一塊內(nèi)存用完了，就將存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊上，然后再把已使用的內(nèi)存空間一次清理掉。這樣使得每次都是對(duì)半個(gè)內(nèi)存區(qū)回收，也不用考慮內(nèi)存碎片問(wèn)題，簡(jiǎn)單高效。缺點(diǎn)需要兩倍的內(nèi)存空間。

• 標(biāo)記-整理（Mark-Compact）

也分為兩個(gè)階段，首先標(biāo)記可回收的對(duì)象，再將存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后清理掉邊界以外的內(nèi)存。此方法避免標(biāo)記-清除算法的碎片問(wèn)題，同時(shí)也避免了復(fù)制算法的空間問(wèn)題。

一般年輕代中執(zhí)行GC后，會(huì)有少量的對(duì)象存活，就會(huì)選用復(fù)制算法，只要付出少量的存活對(duì)象復(fù)制成本就可以完成收集。

而老年代中因?yàn)閷?duì)象存活率高，沒(méi)有額外過(guò)多內(nèi)存空間分配，就需要使用標(biāo)記-清理或者標(biāo)記-整理算法來(lái)進(jìn)行回收。

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