JVM内存结构中的堆

JVM内存结构中的堆 :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。Java堆区在JVM启动的时候即被创建，其空间大小也就确定了。是JVM管理的最大一块内存空间。堆内存的大小是可以调节的。《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。

1.堆(Heap)概述

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。Java堆区在JVM启动的时候即被创建，其空间大小也就确定了。是JVM管理的最大一块内存空间。
堆内存的大小是可以调节的。
《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。
所有的线程共享Java堆，在这里还可以划分线程私有的缓冲区(ThreadLocal Allocation Buffer, TLAB) 。
《Java 虚拟机规范》中对Java堆的描述是:：“几乎”所有的对象实例以及数组都应在运行时分配到堆上面。
在方法结束后，堆中的对象不会立即被清除，仅仅在垃圾回收GC时才会被清除。
堆(Heap)是GC执行垃圾回收的(Garbage Collection ，垃圾回收）的重点区域。

2.堆结内部构（一）

JDK7和之前堆内存逻辑上分为三部分：新生区+老年区+永久区

Young Generation Space 新生区 Young/new

Tenure generation space 老年区 Old/Tenure

Permanent Space 永久区 Perm

JDK8和之后堆内存逻辑上分为三部分：新生区+老年区+元空间

Young Generation Space 新生区 Young/new

Tenure generation space 老年区 Old/Tenure

MateSpace 元空间 Perm

注意：虽然将永久区/元空间划分到了堆中，实际上我们分配的堆内存只对新生区、老年区有效。

3.堆结内部构（二）

上面是按照大的分类来区分， Java虚拟机堆区细分可以分为新生代和老年代，而其中又可以细分为Eden(伊甸园区）、Survivor0（幸存区0）、Survivor1（幸存区1），有时候也被叫From、To区。

各部分默认所占比例：

新生区：老年区=1:2
伊甸园区：Surviver1:Surviver2=8:1:1

4.新生代和老年代参数设置

-XX:NewRatio=2 ：设置新生区和老年区的比值为2；新生区和老年区默认大小比值为2，一般不会修改这个比值。
-XX:SurvivorRatio=8 :设置新生区和幸存区的比值为8（HotSpot默认也是8），由于有一个自适应机制,可能比例会显示异常。
-XX=-UserAdaptivesSizePolicy：-代表关闭，即关闭自适应机制，就严格按照设置的比例进行分配。

关闭自适应使用默认的比值，可能还是比例异常，就需要自己去手动添加配置-XX:SurvivorRatio=8，即手动添加配置，显式设置而不是为空的采用虚拟机默认配置

5.对象在堆区的分配过程

①每次Eden区在Young GC之后存活下来就进入空的Survivor区（To/S0区），然后Survivor1（From区）和Survivor0区（TO区交换），即S0->S1,S1->S0。S0(To区）总是空着的那一块。

②每次YGC之后，Eden区、S0区存活对象的进入S1，然后S0、S1互换，一直这样循环

③新生区对象年龄计数器 大于15 就会晋升(Promotion)到老年区，这个年龄计数器也只对新生区对象有效，进入老年区的对象不考虑年龄。

注意：Young/Minor GC 只会在Eden区满了之后触发，Survivor区满是不会触发YGC的。YGC会同时清理Eden区和Survivor区。

下面是比较完整的流程图

6.堆内存分配策略

优先分配到Eden区
大对象直接分配到老年区（程序中应该避免出现较多大对象）
长期存活的对象分配到老年区
空间分配担保：-XX: HandlePromotionFailure
动态对象年龄判断：Survivor区中相同年龄对象的总和大于Survivor区空间的一半（另一半总是为空，即S区已经放不下了），这时候大于或等于改年龄的对象无需等到晋升（Promotion）的阈值年龄就可以进入老年区。

7.TLAB

什么是TLAB？

从内存模型而不是垃圾收集的角度，对Eden区域继续进行划分，JVM为每个线程分配了一个私有缓存区域，它包含在Eden空间内。
多线程同时分配内存时，使用TLAB可以避免一系列的非线程安全问题,同时还能够提升内存分配的吞吐量，因此我们可以将这种内存分配方式称之为快速分配策略。
在程序中，开发人员可以通过选项“-XX:UseTLAB”设置是否开启TLAB空间默认情况下，TLAB空间的内存非常小，仅占有整个Eden空间的1号，当然我们可以通过选项“-XX:TLABWasteTargetPercent"设置TLAB空间所占用Eden空间的百分比大小。
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。

为什么要使用TLAB？

区是线程共享区域，任何线程都可以访问到堆区中的数据
由于对象的创建在JVM中是很频繁的，因此在并发环境下从堆空间中分配划分内存空间是不安全的
为了保证线程安全，使用加锁机制，但是会影响分配速度。

TLAB对象分配过程

8.JVM堆中常用参数设置

-XX: +PrintflagsInitial :查看所有的参数的默认初始值
-XX:+PrintFlagsFinal : 查看所有的参数的最终值(可能会存在修改，不再是初始值)
-Xms:初始堆空间内存(默认为物理内存的1/64)
-Xmx:最大堆空间内存(默认为物理内存的1/4)
-Xmn:设置新生代的大小。(初始值及最大值)
-XX:NewRatio:配置新生代与老年代在堆结构的占比
-XX:UseAdaptiveSizePolicy:是否使用默认分配策略
-XX:SurvivorRatio:设置新生代中Eden和50/s1空间的比例
-XX:MaxTenuringThreshold:设置新生代垃圾的最大年龄（默认值15）
-XX:+PrintGCDetails:输出详细的GC处理日志
-XX:HandlePromotionFailure:是否设置空间分配担保