JVM 4-堆(重点)

发布于:2023-01-24 ⋅ 阅读:(20) ⋅ 点赞:(0) ⋅ 评论:(0)

目录

堆的核心概述​编辑

年轻代与老年代

图解对象分配过程 

Minor GC、Major GC、Full GC 

堆空间分代思想:

TLAB:Thread Local Allocation Buffer


堆的核心概述

一个进程对应一个JVM的实例,一个JVM实例中只有一个运行时数据区,里面只有一个方法区和堆,一个进程的多个线程共享方法区和堆,那就要考虑线程的安全问题。

每个线程各有一套程序计数器、本地方法栈、虚拟机栈。

1、一个JVM实例只存在一个堆内存,堆也是Java内存管理的核心区域。

2、Java堆区在JVM启动的时候即被创建,其空间大小也就确定了,堆是JVM管理的最大一块内存空间,并且堆内存的大小是可以调节的

3、《Java虚拟机规范》规定,堆可以处于物理上不连续的内存空间中,但在逻辑上它应该被视为连续的。

4、所有的线程共享Java堆,要考虑线程的安全问题,并发性就差,在这里还可以划分线程私有的缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB),提高并发性。

5、《Java虚拟机规范》中对Java堆的描述是:所有的对象实例以及数组都应当在运行时分配在堆上。(The heap is the run-time data area from which memory for all class instances and arrays is allocated)

7、数组和对象可能永远不会存储在栈上,因为栈帧中保存引用,这个引用指向对象或者数组在堆中的位置。

8、在方法结束后,堆中的对象不会马上被移除,仅仅在垃圾收集的时候才会被移除。也就是触发了GC的时候,才会进行回收。

如果栈里面对象引用一出栈,堆里面的对象立马GC,会造成GC的频率特别高,会影响用户线程的执行

9、堆,是GC(Garbage Collection,垃圾收集器)执行垃圾回收的重点区域。

虚拟机栈没有GC,只有入栈和出栈

对象实体所属的类是什么,定义的结构方法都在哪里?在方法区中, 即加载后类的信息在方法区中。

一个JVM实例只存在一个堆内存,并且堆内存的大小是可以调节的

如何设置堆内存大小

-Xms10m -Xmx10m

Xms:堆区的起始内存

Xmx:堆区的最大内存

使用 JDK 自带的工具:Java VisualVM ,来查看堆内存

Java VisualVM 在 JDK 的 bin 目录下

堆空间设置的大小=新生代+老年代,不包括元空间。 

 堆内存分区:


年轻代与老年代

存储在JVM中的Java对象可以被划分为两类:

1、一类是生命周期较短的瞬时对象,这类对象的创建和消亡都非常迅速,生命周期短的,及时回收即可

2、另外一类对象的生命周期却非常长,在某些极端的情况下还能够与JVM的生命周期保持一致

Java堆区进一步细分的话,可以划分为年轻代(YoungGen)和老年代(oldGen)

其中年轻代又可以划分为Eden(伊甸园)空间Survivor0空间和Survivor1空间(有时也叫做from区、to区,这两个区的大小是相等的)

 配置新生代与老年代的比例(一般不会调整)

 1、默认-XX:NewRatio=2,表示新生代占1,老年代占2,新生代占整个堆的1/3

2、可以修改-XX:NewRatio=4,表示新生代占1,老年代占4,新生代占整个堆的1/5

当发现在整个项目中,生命周期长的对象偏多,那么就可以通过调整老年代的大小,来进行调优

新生区中的比例

1、在HotSpot中,Eden空间和另外两个survivor空间缺省所占的比例是8 : 1 :1

   当然开发人员可以通过选项-XX:SurvivorRatio调整这个空间比例。比如-XX:SurvivorRatio=8

2、几乎所有的Java对象都是在Eden区被new出来的。绝大部分的Java对象的销毁都在新生代进行了(有些大的对象在Eden区无法存储时候,将直接进入老年代)

3、IBM公司的专门研究表明,新生代中80%的对象都是“朝生夕死”的。

4、新生代的对象默认生命周期超过 15 ,就会去养老区养老


图解对象分配过程 

1、我们创建的对象,一般都是存放在Eden区的,当我们Eden区满了后,就会触发GC操作,一般也被称为 YGC / Minor GC操作。

Eden和S0、S1的比例是8:1:1,只有Eden满了才出发YGC,S0满了不会触发YGC,但是触发YGC时候会把Eden和S0一起回收。

2、当我们进行一次垃圾收集后,红色的对象将会被回收(不再被使用,没有引用指向他),而绿色的还被使用着,存放在S0(Survivor From)区。

    同时我们给每个对象设置了一个年龄计数器,经过一次回收后还存在的对象,将其年龄加 1

3、同时Eden区继续存放对象,当Eden区再次存满的时候,又会触发一个MinorGC操作,此时GC将会把 Eden和Survivor From中的对象进行一次垃圾收集,

     把存活的对象放到 Survivor To区,同时让存活的对象年龄 + 1,现在S1是From区,S0是To区(经过一次MinorGC后谁空谁就是To区)。

4、我们继续不断的进行对象生成和垃圾回收,当Survivor中的对象的年龄达到15的时候,将会触发一次 Promotion 晋升的操作,也就是将年轻代中的对象晋升到老年代中.

可以设置新生区进入养老区的年龄限制,设置 JVM 参数:-XX:MaxTenuringThreshold=N 进行设置

在养老区,相对悠闲。当养老区内存不足时,再次触发GC:Major GC,进行养老区的内存清理

若养老区执行了Major GC之后,发现依然无法进行对象的保存,就会产生OOM异常。

 

总结:

1、针对幸存者s0, s1区的总结:交换之后,谁空谁是to.

2、关于垃圾回收:频繁在新生代收集,很少在老年代收集,几乎不在永久区/元空间收集

方法区的落地实现就是:永久区(JDK7)/元空间(JDK8)


Minor GC、Major GC、Full GC 

不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为:

1、新生代收集(Minor GC/Young GC):只是新生代的垃圾收集

2、老年代收集: (Major GC/Old GC):只是老年代的圾收集。

    注意,很多时候Major GC会和Full GC混淆使用,需要具体分辨是老年代回收还是整堆回收。

3、整堆收集(Full GC):

      收集整个java堆和方法区的垃圾收集。

1、我们都知道,JVM的调优的一个环节,也就是垃圾收集,我们需要尽量的避免垃圾回收,因为在垃圾回收的过程中,容易出现STW(Stop the World)的问题,会停掉用户线程,而 Major GC 和 Full GC出现STW的时间,是Minor GC的10倍以上

2、JVM在进行GC时,并非每次都对上面三个内存区域(新生代、老年代、方法区)一起回收的,大部分时候回收的都是指新生代。

     针对Hotspot VM的实现,它里面的GC按照回收区域又分为两大种类型:一种是部分收集(Partial GC),一种是整堆收集(FullGC)

年轻代 GC(Minor GC)触发机制

1、当年轻代空间不足时,就会触发Minor GC,这里的年轻代满指的是Eden代满,Survivor满不会引发GC。(每次Minor GC会清理年轻代的内存)

2、因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性,所以Minor GC非常频繁,一般回收速度也比较快。这一定义既清晰又易于理解。

3、Minor GC会引发STW,暂停其它用户的线程,等垃圾回收结束,用户线程才恢复运行,一般回收速度也比较快,所以对用户线程影响比较小,

    影响较大的是老年代GC,STW时间较长。

老年代 GC(MajorGC/Full GC)触发机制

1、指发生在老年代的GC,对象从老年代消失时,我们说 “Major Gc” 或 “Full GC” 发生了

2、出现了MajorGc,经常会伴随至少一次的Minor GC

      但非绝对的,在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行MajorGC的策略选择过程

      也就是在老年代空间不足时,会先尝试触发Minor GC,如果之后空间还不足,则触发Major             GC

3、Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上,STW的时间更长,如果Major GC后,内存还不足,就报OOM了


堆空间分代思想:

为什么要把堆分为新生代、老年代呢?不分代就没法工作了吗?

经研究,不同对象的生命周期不同。70%-99%的对象是临时对象。

其实不分代完全可以,分代的唯一理由就是优化GC性能:

1、如果没有分代,那所有的对象都在一块,就如同把一个学校的人都关在一个教室。GC的时候要找到哪些对象没用,这样就会对堆的所有区域进行扫描。

2、而很多对象都是朝生夕死的,如果分代的话,把新创建的对象放到某一地方,当GC的时候先把这块存储“朝生夕死”对象的区域进行回收,这样就会腾出很大的空间出来。

Minor GC会引发STW,暂停其它用户的线程,等垃圾回收结束,用户线程才恢复运行,一般回收速度也比较快,所以对用户线程影响比较小,

 影响较大的是老年代GC,STW时间较长,对GC的优化减少GC出现的频率


TLAB:Thread Local Allocation Buffer

问题:堆空间都是共享的么?

不一定,因为还有TLAB这个概念,在堆中划分出一块区域,为每个线程所独占

为什么有TLAB(Thread Local Allocation Buffer)?

1、TLAB:Thread Local Allocation Buffer,也就是为每个线程单独分配了一个缓冲区

2、堆区是线程共享区域,任何线程都可以访问到堆区中的共享数据

3、由于对象实例的创建在JVM中非常频繁,因此在并发环境下从堆区中划分内存空间是线程不安全的, 为避免多个线程操作同一地址,需要使用加锁等机制,进而影响分配速度。

1、尽管不是所有的对象实例都能够在TLAB中成功分配内存,但JVM确实是将TLAB作为内存分配的首选。

2、默认情况下,TLAB空间的内存非常小,仅占有整个Eden空间的1%

3、一旦对象在TLAB空间分配内存失败时,JVM就会尝试着通过使用加锁机制确保数据操作的原子性,从而直接在Eden空间中分配内存。


堆小结:

1、老年代放置长生命周期的对象,通常都是从Survivor区域筛选拷贝过来的Java对象。

2、JVM为每个线程分配了一个私有缓存区域TLAB,将TLAB作为内存分配的首选

      如果对象较大,无法分配在 TLAB 上,则JVM会试图直接分配在Eden其他位置上;

     如果对象太大,完全无法在新生代找到足够长的连续空闲空间,JVM就会直接分配到老年代。

3、当GC只发生在年轻代中,回收年轻代对象的行为被称为Minor GC。当GC发生在老年代时则被称为Major GC或者Full GC。

     一般的,Minor GC的发生频率要比Major GC高很多,即老年代中垃圾回收发生的频率将大大低于年轻代。