图解带你掌握`JVM`运行时核心内存区
摘要：堆空间差不多是最大的内存空间，也是运行时数据区最重要的内存空间。堆可以处于物理上不连续的内存空间，但在逻辑上它应该被视为连续的。
堆的概述
一般来说：
一个Java程序的运行对应一个进程；
一个进程对应着一个JVM实例（JVM的启动由引导类加载器加载启动），同时也对应着多个线程；
一个JVM实例拥有一个运行时数据区（Runtime类，为饿汉式单例类）；
一个运行时数据区中的堆和方法区是多线程共享的，而本地方法栈、虚拟机栈、程序计数器是线程私有的。
堆空间差不多是最大的内存空间，也是运行时数据区最重要的内存空间。堆可以处于物理上不连续的内存空间，但在逻辑上它应该被视为连续的。
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。堆，是GC(Garbage Collection，垃圾收集器)执行垃圾回收的重点区域。
堆内存大小设置
堆一旦被创建，它的大小也就确定了，初始内存默认为电脑物理内存大小的1/64，最大内存默认为电脑物理内存的1/4，但是堆空间的大小是可以调节，接下来我们来演示一下。
准备工具
JDK自带内存分析的工具:在已安装JDK的bin目录下找到jvisualvm.exe。打开该软件，下载插件Visual GC，一定要点击检查最新版本，否则会导致安装失败。
安装完重启jvisualvm
代码样例
public class HeapDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("start...");
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("end...");
}
}IDEA设置
-Xms10m用于表示堆区的起始内存为10m，等价于-XX:InitialHeapSize；
-Xmx10m用于表示堆区的最大内存为10m，等价于-XX:MaxHeapSize；
其中-X是JVM的运行参数，ms是memory start
通常会将-Xms和-Xmx两个参数配置相同的值，其目的就是为了能够在java垃圾回收机制清理完堆区后不需要重新分隔计算堆区的大小，从而提高性能。
启动程序
启动程序之后去jvisualvm查看
一旦堆区中的内存大小超过-Xmx所指定的最大内存时，将会抛出OOM(Out Of MemoryError)异常。
堆的分代
存储在JVM中的java对象可以被划分为两类：
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；
另一类是生命周期非常长，在某些情况下还能与JVM的生命周期保持一致；
堆区分代
经研究表明70%-99%的对象属于临时对象，为了提高GC的性能，Hotspot虚拟机又将堆区进行了进一步划分。
如图所示，堆区又分为年轻代（YoungGen）和老年代（OldGen）；其中年轻代又分为伊甸园区（Eden）和幸存者区（Survivor）；幸存者区分为幸存者0区（Survivor0，S0）和幸存者1区（Survivor1，S1），有时也叫from区和to区。
分代完成之后，GC时主要检测新生代Eden区。
统一概念：
新生区<=>新生代<=>年轻代养老区<=>老年区<=>老年代
几乎所有的Java对象都是在Eden区被new出来的，有的大对象在该区存不下可直接进入老年代。绝大部分的Java对象都销毁在新生代了（IBM公司的专门研究表明，新生代80%的对象都是“朝生夕死”的）。
新生代与老年代在堆结构的占比
默认参数-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；
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;
该参数在开发中一般不会调整，如果生命周期长的对象偏多时可以选择调整。
Eden与Survivor在堆结构的占比
在HotSpot中，Eden空间和另外两个Survivor空间所占的比例是8：1：1（测试的时候是6：1：1），开发人员可以通过选项-XX:SurvivorRatio调整空间比例，如-XX:SurvivorRatio=8
可以在cmd中通过jps 查询进程号-> jinfo -flag NewRatio(SurvivorRatio) + 进程号 查询配置信息
-Xmn设置新生代最大内存大小（默认就好），如果既设置了该参数，又设置了NewRatio的值，则以该参数设置为准。
查看设置的参数
以上边的代码为例：设置启动参数-XX:+PrintGCDetails；可在cmd窗口中输入jps查询进程号，然后通过jstat -gc 进程id指令查看进程的内存使用情况。
图解对象分配过程
对象分配过程
S0，S1满时不会触发YGC，但是YGC会回收S0，S1的对象。
总结
针对幸存者s0，s1区：复制之后有交换，谁空谁是to；
关于垃圾回收：频繁在新生区收集，很少在养老区收集，几乎不再永久区/元空间收集。
对象特殊情况分配过程
内存分配策略
针对不同年龄段的对象分配原则如下：
数值变小原理
代码样例，设置参数:-Xms600m，-Xmx600m
public class HeapSpaceInitial {
public static void main(String[] args) {
//返回Java虚拟机中的堆内存总量
long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
//返回Java虚拟机试图使用的最大堆内存量
long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
System.out.println("-Xms : " + initialMemory + "M");
System.out.println("-Xmx : " + maxMemory + "M");
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//执行结果
-Xms : 575M
-Xmx : 575M明明设置的600M，怎么变成575M了呢？这是因为在堆内存存取数据时，新生代里边只有伊甸园和幸存者1区或者是幸存者2区存储对象，所以会少一个幸存者区的内存空间。
GC
JVM进行GC时，并非每次都对新生代、老年代、方法区（永久代、元空间）这三个区域一起回收，大部分回收是指新生代。
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（Full GC）
Partial GC
部分收集：不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为：
新生代收集（Minor GC/Young GC）：只是新生代的垃圾收集；
老年代收集（Major GC/Old GC）：只是老年代的垃圾收集；
混合收集（Mixed GC）：收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集，只有G1 GC （按照region划分新生代和老年代的数据）会有这种行为。
目前，只有CMS GC会有单独收集老年代的行为；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。
Full GC
整堆收集（Full GC）：整个java堆和方法区的垃圾收集。
触发机制
年轻代GC（Minor GC）触发机制
老年代GC(Major GC/Full GC)触发机制
Full GC触发机制
触发Full GC执行的情况有以下五种：
Full GC是开发或调优中尽量要避免的，这样暂停时间会短一些。