堆內(nèi)存
Java 中的堆是 JVM 所管理的最大的一塊內(nèi)存空間，主要用于存放各種類的實例對象。
在 Java 中，堆被劃分成兩個不同的區(qū)域：新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。新生代 ( Young ) 又被劃分為三個區(qū)域：Eden、From Survivor、To Survivor。
這樣劃分的目的是為了使 JVM 能夠更好的管理堆內(nèi)存中的對象，包括內(nèi)存的分配以及回收。
堆的內(nèi)存模型大致為：
存模型2.png)
從圖中可以看出： 堆大小 = 新生代 + 老年代。其中，堆的大小可以通過參數(shù) –Xms、-Xmx 來指定。
本人使用的是 JDK1.6，以下涉及的 JVM 默認值均以該版本為準。
默認的，新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值為 1:2 ( 該值可以通過參數(shù) –XX:NewRatio 來指定 )，即：新生代 ( Young ) = 1/3 的堆空間大小。
老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空間大小。其中，新生代 ( Young ) 被細分為 Eden 和 兩個 Survivor 區(qū)域，這兩個 Survivor 區(qū)域分別被命名為 from 和 to，以示區(qū)分。
默認的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通過參數(shù) –XX:SurvivorRatio 來設定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空間大小，from = to = 1/10 的新生代空間大小。
JVM 每次只會使用 Eden 和其中的一塊 Survivor 區(qū)域來為對象服務，所以無論什么時候，總是有一塊 Survivor 區(qū)域是空閑著的。
因此，新生代實際可用的內(nèi)存空間為 9/10 ( 即90% )的新生代空間。
GC 堆
Java 中的堆也是 GC 收集垃圾的主要區(qū)域。GC 分為兩種：Minor GC、Full GC ( 或稱為 Major GC )。
Minor GC 是發(fā)生在新生代中的垃圾收集動作，所采用的是復制算法。
新生代幾乎是所有 Java 對象出生的地方，即 Java 對象申請的內(nèi)存以及存放都是在這個地方。Java 中的大部分對象通常不需長久存活，具有朝生夕滅的性質。
當一個對象被判定為 "死亡" 的時候，GC 就有責任來回收掉這部分對象的內(nèi)存空間。新生代是 GC 收集垃圾的頻繁區(qū)域。
當對象在 Eden ( 包括一個 Survivor 區(qū)域，這里假設是 from 區(qū)域 ) 出生后，在經(jīng)過一次 Minor GC 后，如果對象還存活，并且能夠被另外一塊 Survivor 區(qū)域所容納
( 上面已經(jīng)假設為 from 區(qū)域，這里應為 to 區(qū)域，即 to 區(qū)域有足夠的內(nèi)存空間來存儲 Eden 和 from 區(qū)域中存活的對象 )，則使用復制算法將這些仍然還存活的對象復制到另外一塊 Survivor 區(qū)域 ( 即 to 區(qū)域 ) 中，然后清理所使用過的 Eden 以及 Survivor 區(qū)域 ( 即 from 區(qū)域 )，并且將這些對象的年齡設置為1，以后對象在 Survivor 區(qū)每熬過一次 Minor GC，就將對象的年齡 + 1，當對象的年齡達到某個值時 ( 默認是 15 歲，可以通過參數(shù) -XX:MaxTenuringThreshold 來設定 )，這些對象就會成為老年代。
但這也不是一定的，對于一些較大的對象 ( 即需要分配一塊較大的連續(xù)內(nèi)存空間 ) 則是直接進入到老年代。
Full GC 是發(fā)生在老年代的垃圾收集動作，所采用的是標記-清除算法。
現(xiàn)實的生活中，老年代的人通常會比新生代的人 "早死"。堆內(nèi)存中的老年代(Old)不同于這個，老年代里面的對象幾乎個個都是在 Survivor 區(qū)域中熬過來的，它們是不會那么容易就 "死掉" 了的。因此，F(xiàn)ull GC 發(fā)生的次數(shù)不會有 Minor GC 那么頻繁，并且做一次 Full GC 要比進行一次 Minor GC 的時間更長。
另外，標記-清除算法收集垃圾的時候會產(chǎn)生許多的內(nèi)存碎片 ( 即不連續(xù)的內(nèi)存空間 )，此后需要為較大的對象分配內(nèi)存空間時，若無法找到足夠的連續(xù)的內(nèi)存空間，就會提前觸發(fā)一次 GC 的收集動作。
GC 日志
public static void main(String[] args) {
Object obj = new Object();
System.gc();
System.out.println();
obj = new Object();
obj = new Object();
System.gc();
System.out.println();
}
設置 JVM 參數(shù)為 -XX:+PrintGCDetails，使得控制臺能夠顯示 GC 相關的日志信息，執(zhí)行上面代碼，下面是其中一次執(zhí)行的結果。
Full GC 信息與 Minor GC 的信息是相似的，這里就不一個一個的畫出來了。
從 Full GC 信息可知，新生代可用的內(nèi)存大小約為 18M，則新生代實際分配得到的內(nèi)存空間約為 20M(為什么是 20M? 請繼續(xù)看下面...)。老年代分得的內(nèi)存大小約為 42M，堆的可用內(nèi)存的大小約為 60M。可以計算出： 18432K ( 新生代可用空間 ) + 42112K ( 老年代空間 ) = 60544K ( 堆的可用空間 )
新生代約占堆大小的 1/3，老年代約占堆大小的 2/3。也可以看出，GC 對新生代的回收比較樂觀，而對老年代以及方法區(qū)的回收并不明顯或者說不及新生代。
并且在這里 Full GC 耗時是 Minor GC 的 22.89 倍。
JVM 參數(shù)選項
jvm 可配置的參數(shù)選項可以參考 Oracle 官方網(wǎng)站給出的相關信息：
http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/vmoptions-jsp-140102.html
下面只列舉其中的幾個常用和容易掌握的配置選項：
| -Xms |
初始堆大小。如：-Xms256m |
| -Xmx |
最大堆大小。如：-Xmx512m |
| -Xmn |
新生代大小。通常為 Xmx 的 1/3 或 1/4。新生代 = Eden + 2 個 Survivor 空間。實際可用空間為 = Eden + 1 個 Survivor，即 90% |
| -Xss |
JDK1.5+ 每個線程堆棧大小為 1M，一般來說如果棧不是很深的話， 1M 是絕對夠用了的。 |
| -XX:NewRatio |
新生代與老年代的比例，如 –XX:NewRatio=2，則新生代占整個堆空間的1/3，老年代占2/3 |
| -XX:SurvivorRatio |
新生代中 Eden 與 Survivor 的比值。默認值為 8。即 Eden 占新生代空間的 8/10，另外兩個 Survivor 各占 1/10 |
| -XX:PermSize |
永久代(方法區(qū))的初始大小 |
| -XX:MaxPermSize |
永久代(方法區(qū))的最大值 |
| -XX:+PrintGCDetails |
打印 GC 信息 |
| -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError |
讓虛擬機在發(fā)生內(nèi)存溢出時 Dump 出當前的內(nèi)存堆轉儲快照，以便分析用 |
1 /**
2 -Xms60m
3 -Xmx60m
4 -Xmn20m
5 -XX:NewRatio=2 ( 若 Xms = Xmx, 并且設定了 Xmn, 那么該項配置就不需要配置了 )
6 -XX:SurvivorRatio=8
7 -XX:PermSize=30m
8 -XX:MaxPermSize=30m
9 -XX:+PrintGCDetails
10 */
11 public static void main(String[] args) {
12 new Test().doTest();
13 }
14
15 public void doTest(){
16 Integer M = new Integer(1024 * 1024 * 1); //單位, 兆(M)
17 byte[] bytes = new byte[1 * M]; //申請 1M 大小的內(nèi)存空間
18 bytes = null; //斷開引用鏈
19 System.gc(); //通知 GC 收集垃圾
20 System.out.println();
21 bytes = new byte[1 * M]; //重新申請 1M 大小的內(nèi)存空間
22 bytes = new byte[1 * M]; //再次申請 1M 大小的內(nèi)存空間
23 System.gc();
24 System.out.println();
25 }
按上面代碼中注釋的信息設定 jvm 相關的參數(shù)項，并執(zhí)行程序，下面是一次執(zhí)行完成控制臺打印的結果：
[ GC [ PSYoungGen: 1351K -> 288K (18432K) ] 1351K -> 288K (59392K), 0.0012389 secs ] [ Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs ]
[ Full GC (System) [ PSYoungGen: 288K -> 0K (18432K) ] [ PSOldGen: 0K -> 160K (40960K) ] 288K -> 160K (59392K) [ PSPermGen: 2942K -> 2942K (30720K) ], 0.0057649 secs ] [ Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs ]
[ GC [ PSYoungGen: 2703K -> 1056K (18432K) ] 2863K -> 1216K(59392K), 0.0008206 secs ] [ Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs ]
[ Full GC (System) [ PSYoungGen: 1056K -> 0K (18432K) ] [ PSOldGen: 160K -> 1184K (40960K) ] 1216K -> 1184K (59392K) [ PSPermGen: 2951K -> 2951K (30720K) ], 0.0052445 secs ] [ Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs ]
Heap
PSYoungGen total 18432K, used 327K [0x00000000fec00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
eden space 16384K, 2% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec51f58,0x00000000ffc00000)
from space 2048K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x0000000100000000)
to space 2048K, 0% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffc00000,0x00000000ffe00000)
PSOldGen total 40960K, used 1184K [0x00000000fc400000, 0x00000000fec00000, 0x00000000fec00000)
object space 40960K, 2% used [0x00000000fc400000,0x00000000fc5281f8,0x00000000fec00000)
PSPermGen total 30720K, used 2959K [0x00000000fa600000, 0x00000000fc400000, 0x00000000fc400000)
object space 30720K, 9% used [0x00000000fa600000,0x00000000fa8e3ce0,0x00000000fc400000)
從打印結果可以看出，堆中新生代的內(nèi)存空間為 18432K ( 約 18M )，eden 的內(nèi)存空間為 16384K ( 約 16M)，from / to survivor 的內(nèi)存空間為 2048K ( 約 2M)。
這里所配置的 Xmn 為 20M，也就是指定了新生代的內(nèi)存空間為 20M，可是從打印的堆信息來看，新生代怎么就只有 18M 呢? 另外的 2M 哪里去了?
別急，是這樣的。新生代 = eden + from + to = 16 + 2 + 2 = 20M，可見新生代的內(nèi)存空間確實是按 Xmn 參數(shù)分配得到的。
而且這里指定了 SurvivorRatio = 8，因此，eden = 8/10 的新生代空間 = 8/10 * 20 = 16M。from = to = 1/10 的新生代空間 = 1/10 * 20 = 2M。
堆信息中新生代的 total 18432K 是這樣來的： eden + 1 個 survivor = 16384K + 2048K = 18432K，即約為 18M。
因為 jvm 每次只是用新生代中的 eden 和 一個 survivor，因此新生代實際的可用內(nèi)存空間大小為所指定的 90%。
因此可以知道，這里新生代的內(nèi)存空間指的是新生代可用的總的內(nèi)存空間，而不是指整個新生代的空間大小。
另外，可以看出老年代的內(nèi)存空間為 40960K ( 約 40M )，堆大小 = 新生代 + 老年代。因此在這里，老年代 = 堆大小 - 新生代 = 60 - 20 = 40M。
最后，這里還指定了 PermSize = 30m，PermGen 即永久代 ( 方法區(qū) )，它還有一個名字，叫非堆，主要用來存儲由 jvm 加載的類文件信息、常量、靜態(tài)變量等。
打個盹，回到 doTest() 方法中，可以看到代碼在第 17、21、22 這三行中分別申請了一塊 1M 大小的內(nèi)存空間，并在 19 和 23 這兩行中分別顯式的調(diào)用了 System.gc()。從控制臺打印的信息來看，每次調(diào) System.gc()，是先進行 Minor GC，然后再進行 Full GC。
第 19 行觸發(fā)的 Minor GC 收集分析：
從信息 PSYoungGen : 1351K -> 288K，可以知道，在第 17 行為 bytes 分配的內(nèi)存空間已經(jīng)被回收完成。
引起 GC 回收這 1M 內(nèi)存空間的因素是第 18 行的 bytes = null; bytes 為 null 表明之前申請的那 1M 大小的內(nèi)存空間現(xiàn)在已經(jīng)沒有任何引用變量在使用它了，
并且在內(nèi)存中它處于一種不可到達狀態(tài) ( 即沒有任何引用鏈與 GC Roots 相連 )。那么，當 Minor GC 發(fā)生的時候，GC 就會來回收掉這部分的內(nèi)存空間。
第 19 行觸發(fā)的 Full GC 收集分析：
在 Minor GC 的時候，信息顯示 PSYoungGen : 1351K -> 288K，再看看 Full GC 中顯示的 PSYoungGen : 288K -> 0K，可以看出，F(xiàn)ull GC 后，新生代的內(nèi)存使用變成
0K 了 ( 0K，零 K，有沒有人看成是英文的 OK 的 ? 好吧。我承認我第一次看的時候以為是英文的 OK，當時還特意在控制臺打印 0K 和 OK 來確認。最后發(fā)現(xiàn)英文的 O 長得比阿拉伯數(shù)字的 0 要豐滿和胖一些。現(xiàn)在印象還是比較深刻的。好像。。我跑題了 ~~ )
剛剛說到 Full GC 后，新生代的內(nèi)存使用從 288K 變成 0K 了，那么這 288K 到底哪去了 ? 難道都被 GC 當成垃圾回收掉了 ? 當然不是了。我還特意在 main 方法中 new 了一個 Test 類的實例，這里的 Test 類的實例屬于小對象，它應該被分配到新生代內(nèi)存當中，現(xiàn)在還在調(diào)用這個實例的 doTest 方法呢，GC 不可能在這個時候來回收它的。
接著往下看 Full GC 的信息，會發(fā)現(xiàn)一個很有趣的現(xiàn)象，PSOldGen: 0K -> 160K，可以看到，F(xiàn)ull GC 后，老年代的內(nèi)存使用從 0K 變成了 160K，想必你已經(jīng)猜到大概是怎么回事了。當 Full GC 進行的時候，默認的方式是盡量清空新生代 ( YoungGen )，因此在調(diào) System.gc() 時，新生代 ( YoungGen ) 中存活的對象會提前進入老年代。
第 23 行觸發(fā)的 Minor GC 收集分析：
從信息 PSYoungGen : 2703K -> 1056K，可以知道，在第 21 行創(chuàng)建的，大小為 1M 的數(shù)組被 GC 回收了。在第 22 行創(chuàng)建的，大小也為 1M 的數(shù)組由于 bytes 引用變量還在引用它，因此，它暫時未被 GC 回收。
第 23 行觸發(fā)的 Full GC 收集分析：
在 Minor GC 的時候，信息顯示 PSYoungGen : 2703K -> 1056K，F(xiàn)ull GC 中顯示的 PSYoungGen : 1056K -> 0K，以及 PSOldGen: 160K -> 1184K，可以知道，新生代 ( YoungGen ) 中存活的對象又提前進入老年代了。