Java堆解析

本文概述

• 年轻一代
• 旧空间
• 非堆内存
• java.lang.OutOfMemoryError的原因

在Java中, 堆是在所有线程之间共享的一块内存。在堆中, 将分配所有类实例和数组。它是在JVM启动时创建的。自动存储管理系统回收堆。它的大小可以是固定的, 也可以是可变的。它不需要是连续的。

堆结构

堆分为两部分（或几代）：

• 年轻一代（或年轻空间或苗圃）
• 老一代（或老空间或终身制）

年轻一代

它是堆的一部分。保留用于分配对象。装满后, 次要GC将垃圾从Eden收集到幸存者空间之一。清除其中一个幸存者空间中可用于垃圾的对象, 并将其余对象移至另一个幸存者空间。因此, 总是有一个空的幸存者空间。在年轻空间中长寿的所有物体都将转移到旧空间。

Java的最新发行版中有一部分内容称为Keep Area。它包含托儿所中最近分配的对象。它直到下一代才收集垃圾。

• 伊甸园：首先在这里创建所有对象。它比两个幸存者空间大。它占用了年轻一代76％的空间。当Eden充满时, 将触发次要GC。
• 幸存者空间：它是在伊甸园空间的垃圾收集中幸存下来的一组对象。从（S0）有两个幸存者空间, 称为（S1）的幸存者空间。它避免了内存碎片。关于幸存者的要点是, 两个幸存者之一始终是空的。

整个年轻一代的所有活动物（伊甸园空间+太空中的幸存者）都移到了生存者到太空中。完成此过程后, 太空中的幸存者是空的。在幸存者空间之间复制活动对象的过程重复进行几次, 直到某些对象被认为已经成熟并且足够老为止。因此, 此类物体可以移动到旧空间, 而不是移动到其他幸存者空间。为了确定对象是否准备好移入旧空间, GC会对对象幸存的集合总数进行计数。如果不收集, 则对象的寿命会增加。

旧空间

它包含寿命长的对象。此过程称为旧集合。经过数轮次要GC检验后, 长寿对象得以幸存。当旧空间即将达到极限时, 将清除旧内存的主要资源。通常, 垃圾回收器会在达到其极限时在旧一代中执行。旧的垃圾收集器称为主要GC。移除对象花费的时间太长。

这里出现一个问题：“如果老一代的对象需要引用年轻一代的对象, 会发生什么？”

为了处理这种情况, JVM在旧版本中管理一个称为卡表的表。它是一个512字节的内存块。当老一代中的对象引用年轻一代中的对象时, 它将记录在卡表中。当年轻一代执行次要GC时, GC仅搜索该表。它确定它是否适用于GC, 而不是检查旧版本中所有对象的引用。写屏障管理卡表。该设备可提高次要GC的性能。

非堆内存

它包括一个在所有线程之间共享的方法区域。它存储每个类的结构。它的大小可以固定或可变。它不需要是连续的。

永久世代（PermGen）

JVM在运行时生成它。它包含JVM所需的应用程序元数据。元数据包括应用程序中使用的类和方法。它还包括Java SE库类和方法。

元空间在Java 8中替换了它。这意味着在Java 8中不会发生java.lang.OutOfMemoryError。在元空间中引入了两个新标志, 它们是：-XXMetasapceSize和？XXMaxMetaspaceSize。元空间的主要动机是, 只要类加载器处于活动状态, 元数据就在元空间中保持活动状态。

PermGen和元空间之间的主要区别是：PermGen是堆的一部分, 而元空间是本机内存的一部分。

代码缓存：这是与堆分开的内存区域。它用于本机代码的编译和存储。这是一个固定大小的空间。如果已满, JVM将不会编译任何其他代码。为避免这种情况, 可以使用以下大小选项调整代码缓存：

• InitialCodeCacheSize：其默认大小（字节）为160K。
• ReservedCacheSize：其默认最大大小为48M。
• CodeCacheExpansionSize：其默认大小为32K或64K。

JVM使用“使用代码缓存刷新”选项来控制代码缓存区域的刷新。其默认值为false。即时（JIT）编译器是代码缓存区域的最大用户。

java.lang.OutOfMemoryError的原因

当应用程序尝试向堆空间区域中添加更多数据, 但没有足够的空间时, 将触发该错误。 JVM达到堆大小限制时将抛出Java堆空间错误。

• 数据量激增：这种情况是应用程序尝试将更多数据添加到堆空间中, 但没有足够的空间供其使用。
• 内存泄漏：这是一个编程错误, 导致你的应用程序连续消耗更多的内存。它可以以多种方式发生。当对象不再由应用程序使用但垃圾收集器无法识别它时, 这是一种情况。你可以使用内存管理工具（例如HP jmeter, JProbe和IBM Tivoli）来识别无用的对象和内存泄漏。

例

public class MemoryLeaksDemo  
{ 
public static void main(String[] args)  
{ 
int[] arr = new int[999999999];		//allocating memory to array
System.out.println("OutOfMemoryError"); 
} 
}

输出：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at MemoryLeaksDemo.main(MemoryLeaksDemo.java:5)