JVM堆内存简介

╰半橙微兮° 2022-12-27 08:22 160阅读 0赞

参考文章: [JVM内存配置参数][JVM]

[关于JVM参数-XX:SurvivorRatio的理解][JVM_-XX_SurvivorRatio]

[为什么JVM中的新生代要有两个Survivor区？][JVM_Survivor]

## 关于JVM参数-XX:SurvivorRatio的理解 ##

JVM参数中有一个比较重要的参数SurvivorRatio，  
它定义了新生代中Eden区域和Survivor区域（From幸存区或To幸存区）的比例，  
默认为8，即Eden:S0:S1=8:1:1.

> 如果-XXSurvivorRatio=3，则Eden:S0:S1=3:1:1  
> 如果-XXSurvivorRatio=4，则Eden:S0:S1=4:1:1  
> 如果-XXSurvivorRatio=5，则Eden:S0:S1=5:1:1  
> 如果-XXSurvivorRatio=6，则Eden:S0:S1=6:1:1  
> 以此类推

-XX:SurvivorRatio

可参考以下计算公式：

Eden = (R*Y)/(R+1+1)
    From = Y/(R+1+1)
    To   = Y/(R+1+1)

其中：  
R：SurvivorRatio比例  
Y：新生代空间大小

## **为什么要有Survivor区** ##

先不去想为什么有两个Survivor区，第一个问题是，设置Survivor区的意义在哪里？

![堆内存分类][20160516144358110]

如果没有Survivor，Eden区每进行一次Minor GC，存活的对象就会被送到老年代。老年代很快被填满，触发Major GC（因为Major GC一般伴随着Minor GC，也可以看做触发了Full GC）。老年代的内存空间远大于新生代，进行一次Full GC消耗的时间比Minor GC长得多。你也许会问，执行时间长有什么坏处？频发的Full GC消耗的时间是非常可观的，这一点会影响大型程序的执行和响应速度，更不要说某些连接会因为超时发生连接错误了。

好，那我们来想想在没有Survivor的情况下，有没有什么解决办法，可以避免上述情况：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方案</th> 
   <th>优点</th> 
   <th>缺点</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>增加老年代空间</td> 
   <td>更多存活对象才能填满老年代。降低Full GC频率</td> 
   <td>随着老年代空间加大，一旦发生Full GC，执行所需要的时间更长</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>减少老年代空间</td> 
   <td>Full GC所需时间减少</td> 
   <td>老年代很快被存活对象填满，Full GC频率增加</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

显而易见，没有Survivor的话，上述两种解决方案都不能从根本上解决问题。

我们可以得到第一条结论：**Survivor的存在意义，就是减少被送到老年代的对象，进而减少Full GC的发生，Survivor的预筛选保证，只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象，才会被送到老年代。**

## **2 为什么要设置两个Survivor区** ##

***设置两个Survivor区最大的好处就是解决了碎片化***，下面我们来分析一下。

为什么一个Survivor区不行？第一部分中，我们知道了必须设置Survivor区。假设现在只有一个survivor区，我们来模拟一下流程：  
刚刚新建的对象在Eden中，一旦Eden满了，触发一次Minor GC，Eden中的存活对象就会被移动到Survivor区。这样继续循环下去，下一次Eden满了的时候，问题来了，此时进行Minor GC，Eden和Survivor各有一些存活对象，如果此时把Eden区的存活对象硬放到Survivor区，很明显这两部分对象所占有的内存是不连续的，也就导致了内存**碎片化**。  
我绘制了一幅图来表明这个过程。其中色块代表对象，白色框分别代表Eden区（大）和Survivor区（小）。Eden区理所当然大一些，否则新建对象很快就导致Eden区满，进而触发Minor GC，有悖于初衷。

![一个Survivor区带来碎片化][Survivor]

碎片化带来的风险是极大的，严重影响JAVA程序的性能。堆空间被散布的对象占据不连续的内存，最直接的结果就是，堆中没有足够大的连续内存空间，接下去如果程序需要给一个内存需求很大的对象分配内存。。。画面太美不敢看。。。这就好比我们爬山的时候，背包里所有东西紧挨着放，最后就可能省出一块完整的空间放相机。如果每件行李之间隔一点空隙乱放，很可能最后就要一路把相机挂在脖子上了。

那么，顺理成章的，应该建立两块Survivor区，刚刚新建的对象在Eden中，经历一次Minor GC，Eden中的存活对象就会被移动到第一块survivor space S0，Eden被清空；等Eden区再满了，就再触发一次Minor GC，Eden和S0中的存活对象又会被复制送入第二块survivor space S1（**这个过程非常重要，因为这种复制算法保证了S1中来自S0和Eden两部分的存活对象占用连续的内存空间，避免了碎片化的发生**）。S0和Eden被清空，然后下一轮S0与S1交换角色，如此循环往复。如果对象的复制次数达到16次，该对象就会被送到老年代中。下图中每部分的意义和上一张图一样，就不加注释了。

![两块Survivor避免碎片化][Survivor 1]

上述机制最大的好处就是，整个过程中，**永远有一个survivor space是空的，另一个非空的survivor space无碎片**。

那么，Survivor为什么不分更多块呢？比方说分成三个、四个、五个?显然，如果Survivor区再细分下去，每一块的空间就会比较小，很容易导致Survivor区满，因此，我认为两块Survivor区是经过权衡之后的最佳方案。

## JVM堆简介 ##

垃圾回收主要针对的是堆区的回收，因为栈区的内存是随着线程而释放的。

**堆区分为三个区：**

年轻代（Young Generation）、年老代（Old Generation）、永久代（Permanent Generation，也就是方法区）。

> **    年轻代：  
>       **  对象被创建时(new)的对象通常被放在Young(除了一些占据内存比较大的对象),  
>         经过一定的Minor GC(针对年轻代的内存回收)还活着的对象会被移动到年老代  
>         (一些具体的移动细节省略)。
> 
> **    年老代：  
>       **  就是上述年轻代移动过来的和一些比较大的对象。  
>         Major GC(FullGC)是针对年老代的回收
> 
> **    永久代(持久代, 方法区)：  
>   **      主要存储结构信息的地方, 比如方法体,   
>         同时也是存储final常量, static变量, 常量池,  
>         以及静态代码块的区域, 构造函数, 常量池, 接口初始化等等   
>           
>         方法区物理上还是在堆中, 是在堆的持久代里面。  
>             堆有年轻代(由一个Eden区和两个survivor区组成), 老年代, 持久代。  
> **              
>     其它说明:      
>       **  新创建的对象都在年轻代的Eden区, 经过一次GC收集后,   
>         存活下来的会被复制到survivor区  
>         (一个满了, 就全部移动到另外一个大的中, 但要保证其中一个survivor为空),   
>         经过多次GC后, 还存活的对象就被移到老年代了。  
>         (Survivor的预筛选保证，只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象，  
>         才会被送到老年代)

## JVM内存配置参数 ##

![20171008111931983][]

**-Xmx：最大堆大小  
\-Xms:初始堆大小  
\-Xmn：年轻代大小  
Perm：永久代(Permanent Generation，也就是方法区)  
\-XXSurvivorRatio：年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值**  
Survivor区有两个，即s0,s1

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMjI5NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

## 例题： ##

对于JVM内存配置参数：

> \-Xmx10240m -Xms10240m -Xmn5120m -XXSurvivorRatio=3

,其最小内存值和Survivor区总大小分别是（D）

![20171008122039555][]

最小内存值即为初始堆大小10240m  
XXSurvivorRatio=3，即Eden:s=3:2  所以survivor=1024------总大小=2\*1024=2048m

[JVM]: https://blog.csdn.net/zy512638348/article/details/78173845
[JVM_-XX_SurvivorRatio]: https://blog.csdn.net/flyfhj/article/details/86630105
[JVM_Survivor]: https://blog.csdn.net/towads/article/details/79784249
[20160516144358110]: /images/20221120/5ae706c5383e4caa9be9f48a91b7f789.png
[Survivor]: /images/20221120/f460d347d90d42019a71e9dc79241647.png
[Survivor 1]: /images/20221120/788b95bba65847ef8a194348cb20010f.png
[20171008111931983]: /images/20221120/d7236247298b4404b931fef2fbaf84db.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMjI5NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/a7280fc817384b2dbab2e303a2373126.png
[20171008122039555]: /images/20221120/59980b523c294ec1be9a653324b78be5.png