JVM：内存

堆内存结构

堆（ Heap ）：这是 JVM 中最大的一块内存区域，主要功能是存放 Java 对象实例和数组。堆区是线程共享的，所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。堆内存还可以按照垃圾分代收集的角度划分为年轻代和老年代。年轻代又进一步细分为 Eden 区、From Survivor 区和 To Survivor 区。

• 年轻代（ Young Generation ）
  Eden 区：存放新建对象。当 Eden 区空间填满时，会触发 Minor GC ，回收不再被引用的对象，并将存活的对象移动到 Survivor 区。
  Survivor 区：Survivor 区分为两个大小相等的空间，通常称为 From Space（或 Survivor0 区/ S0）和 To Space（或 Survivor1 区/ S1）。在 Minor GC 过程中，Eden 区和 From Space 中的存活对象会被复制到 To Space ，同时清空 Eden 区和 From Space 。然后，From Space 和 To Space 的角色会互换。这样，保证了在任意时刻，总有一个 Survivor 区是空的，有助于减少内存碎片。
  Eden 区与 Survivor 区的比例：默认情况下，Eden 区与 Survivor 区的比例是8:1:1。这个比例可以通过 JVM 启动参数 -XX:SurvivorRatio= 进行调整，其中 表示 Eden 区与一个 Survivor 区的比例。

• 老年代（ Old Generation ）：存放经过多次 Minor GC 后仍然存活的对象（即生命周期较长的对象）。
  GC 类型：当老年代空间填满时，会触发 Full GC 或 Major GC 。Full GC 是回收老年代和年轻代的垃圾对象，触发 Full GC 会出现 STW （ stop the world ）现象，即挂起所有进程等待清理垃圾。Full GC 的速度通常比 Minor GC 慢，因为涉及的对象更多，且可能涉及整个堆内存的扫描。Major GC 是回收老年代的垃圾对象。

• 注： 永久代（ PermGen Space ）：在 JDK 7 及以前版本中，永久代用于存储类的元数据、常量、静态变量等信息。但在 JDK 8 及更高版本中，永久代被元空间（ Metaspace ）所取代。

对象的生命周期

堆内存中对象的生命周期是指从对象被创建到对象被垃圾回收器（GC）回收所经历的一系列阶段。

1. 新建对象会存放在堆内存中年轻代的 Eden 区。当 Eden 区空间被对象占满时，会触发普通的回收器 Minor GC 。而回收器会判断且标记年轻代的对象（ Unreferenced——垃圾的对象、 Referenced——可用的对象），然后清理垃圾对象，并将幸存对象（没有被清除对象）必须放入 S0 或 S1 中（即每次所有幸存对象只放入一个 Survivor Space 中，另一个 Survivor Space 为空）。对象上的数字代表幸存次数（年龄），每次幸存后都会换 Survivor Space ，且年龄加1。
   
2. 当 Eden 区空间空余后则会继续存放新建对象，其被对象占满时又会触发 Minor GC …重复步骤1过程，而幸存对象则会在 S0 或 S1 区域中反复移动，年龄随着移动一次就增加一次。当幸存对象的年龄达到了设置的某个值后，便会从年轻代进入老年代。当老年代空间填满时，则会触发 Major GC 或 Full GC 。
   

常用的内存配置参数

在 Java 的 JVM 调优中，内存的配置和管理是至关重要的一环。内存的配置参数直接影响到 Java 应用程序的性能、稳定性和资源利用率。

1. 堆内存（ Heap Memory ）
   -Xms：设置 JVM 启动时堆的初始大小。这个值可以根据应用程序的内存需求来设置，以避免 JVM 在启动后频繁地调整堆大小，从而提高性能。
   -Xmx：设置 JVM 可以使用的堆的最大值。这个值可以根据系统的物理内存大小和应用程序的内存需求来设置，以防止内存溢出。
   注：Server 端 JVM 最好将 -Xms 和 -Xmx 设为相同值，避免每次垃圾回收完成后 JVM 重新分配内存，也可以减少垃圾回收次数。
   -XX:NewSize：设置年轻代的初始大小。
   -XX:MaxNewSize：设置年轻代的最大大小。若未设置，则默认值为老年代的大小。
   -XX:NewRatio：设置老年代与年轻代的比例。如 -XX:NewRatio=3 表示老年代是年轻代的3倍。

2. 非堆内存（ Non-Heap Memory ）
   -XX:MaxMetaspaceSize：设置元空间的最大值。在 Java 8 及以后版本中，元空间用于存储类的元数据，这个参数用于限制元空间的增长，以防止过多的内存占用。
   -XX:MaxPermSize：在 Java 8 之前的版本中，用于设置永久代的最大值。由于永久代在Java 8中已被元空间取代，因此这个参数在Java 8及以后版本中不再使用。
   -XX:PermSize：设置永久代的初始内存大小。

3. 其他内存相关参数
   -Xss：设置每个线程的栈空间大小。栈空间用于存储线程执行时的局部变量和方法调用等信息。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右（小系统：-Xss126K ，大系统：-Xss256K ）。

JVM 的内存配置参数是 JVM 调优的重要组成部分。通过合理配置堆内存、非堆内存以及选择合适的垃圾回收器及其参数，可以显著提高 Java 应用程序的性能、稳定性和资源利用率。然而，需要注意的是，JVM 调优是一项复杂的任务，需要根据具体的应用程序特性和工作负载来进行评估和测试。因此，在进行 JVM 调优时，建议首先进行性能分析和监控，找出潜在的瓶颈和问题点，然后针对性地调整参数，并进行实际测试和验证。

内存泄漏

内存泄漏（ Memory Leak ），指程序中已不再需要的内存却未被释放的情况。一次内存泄露的危害可以忽略，但内存泄露堆积的后果是内存溢出。

根据发生方式的不同，内存泄漏可以分为四类：

• 常发性内存泄漏：发生内存泄漏的代码会被多次执行到，每次被执行的时候都会导致一块内存泄漏。常发性内存泄漏危害性较大，因为其会随着时间的推移而不断累积，最终可能导致系统资源耗尽。

• 偶发性内存泄漏：发生内存泄漏的代码只有在某些特定环境或操作过程下才会发生。常发性和偶发性是相对的，对于特定的环境，偶发性的内存泄漏也可能变成常发性的。因此，测试环境和测试方法对检测这类内存泄漏至关重要。

• 一次性内存泄漏：发生内存泄漏的代码只会被执行一次，或者由于算法上的缺陷，导致总会有一块且仅一块内存发生泄漏。一次性内存泄漏不会重复发生，但仍会导致内存资源的浪费和系统性能的下降。

• 隐式内存泄漏：程序在运行过程中不停地分配内存，但是直到结束的时候才释放内存。严格地说，这里并没有发生真正的内存泄漏，因为最终程序释放了所有申请的内存。然而，对于一个需要长时间运行的服务器程序来说，如果不及时释放内存，也可能导致最终耗尽系统的所有内存。隐式内存泄漏危害性较大，因为其较难被检测到，且随着时间的推移，会对系统性能和稳定性产生负面影响。

常见原因：
1.对象未被释放：程序中的对象已经不再被访问，但没有手动释放。
2.静态引用：静态变量一直占用内存空间，如果静态变量引用了一个对象，那么这个对象将无法被垃圾回收器回收。
3.长生命周期对象持有短生命周期对象的引用：长生命周期对象持有一个短生命周期对象的引用，导致短生命周期对象无法被垃圾回收。
4.线程资源未被释放：线程资源未被正确释放，导致内存泄漏。

解决方法：
1.使用内存分析工具：如 JProfiler 、VisualVM 、MAT 等工具，分析程序中的对象占用的内存空间，找出哪些对象无法被释放。
2.分析堆栈信息：通过堆栈信息找出哪些对象被持有了过长时间。
3.代码审查：使用代码审查工具找出潜在的内存泄漏问题，如未释放对象、未关闭流等。
4.优化代码：及时释放不再需要的对象，避免使用静态变量引用对象，注意长生命周期对象和短生命周期对象之间的引用关系。

内存溢出

内存溢出（ Out Of MemoryError ），指程序申请的内存超过了虚拟机所能提供的内存大小。

常见原因：
1.堆内存不足：过大的对象或数据集 —— 一次性加载到内存中的对象或数据集过大，超出了 JVM 堆内存的限制。内存泄漏 —— 长时间运行的应用程序中，对象被持续引用但不再使用，导致这些对象无法被垃圾回收器回收，从而逐渐耗尽堆内存。
2.永久代/元空间不足：在 Java 8 之前，JVM 使用永久代来存储类的元数据，如类和方法信息。如果加载的类太多，可能会导致永久代内存溢出。Java 8 及更高版本用元空间取代了永久代，用于存储类的元数据。如果元空间设置得太小，而加载的类又太多，也会导致内存溢出。
3.栈溢出（ StackOverflowError ）：这不是堆内存溢出，但经常与内存问题一起讨论。栈溢出通常是由于过深的递归调用或大量的嵌套方法调用导致的。
4.直接内存（ Direct Memory ）溢出：在使用 NIO 时，可以通过 ByteBuffer.allocateDirect() 等方法分配直接内存。直接内存不是 JVM 堆内存的一部分，而是由操作系统管理。如果直接内存分配过多，也可能导致内存溢出。
5.第三方库或框架的问题：使用的第三方库或框架可能存在内存管理上的缺陷，导致内存泄漏或不必要的内存占用。
6.系统限制：操作系统可能对 JVM 进程可使用的内存总量有限制。

解决方法：
第一步，修改 JVM 启动参数，直接增加内存
第二步，检查错误日志
第三步，对代码进行排查分析，找出可能发生内存溢出的位置

• 1.检查对数据库查询中，是否有一次获得全部数据的查询。一般来说，如果一次取十万条记录到内存，就可能引起内存溢出。这个问题比较隐蔽，在上线前，数据库中数据较少，不容易出问题，上线后，数据库中数据多了，一次查询就有可能引起内存溢出。因此对于数据库查询尽量采用分页的方式查询，尤其大的系统。
• 2.检查代码中是否有死循环或递归调用。
• 3.检查是否有大循环重复产生新对象实体。
• 4.检查 List 、Map 等集合对象是否有使用完后，未清除的问题。集合对象会始终存有对对象的引用，使得这些对象不能被 GC 回收。

第四步，使用内存查看工具动态查看内存使用情况