5、JVM之堆內存

堆結構分代圖

堆結構分代的意義

　　Java虛擬機根據對象存活的週期不一樣，把堆內存劃分爲幾塊，通常分爲新生代、老年代和永久代（對HotSpot虛擬機而言），這就是JVM的內存分代策略。
　　堆內存是虛擬機管理的內存中最大的一塊，也是垃圾回收最頻繁的一塊區域，咱們程序全部的對象實例都存放在堆內存中。給堆內存分代是爲了提升對象內存分配和垃圾回收的效率。試想一下，若是堆內存沒有區域劃分，全部的新建立的對象和生命週期很長的對象放在一塊兒，隨着程序的執行，堆內存須要頻繁進行垃圾收集，而每次回收都要遍歷全部的對象，遍歷這些對象所花費的時間代價是巨大的，會嚴重影響咱們的GC效率。
　　有了內存分代，狀況就不一樣了，新建立的對象會在新生代中分配內存，通過屢次回收仍然存活下來的對象存放在老年代中，靜態屬性、類信息等存放在永久代中，新生代中的對象存活時間短，只須要在新生代區域中頻繁進行GC，老年代中對象生命週期長，內存回收的頻率相對較低，不須要頻繁進行回收，永久代中回收效果太差，通常不進行垃圾回收，還能夠根據不一樣年代的特色採用合適的垃圾收集算法。分代收集大大提高了收集效率，這些都是內存分代帶來的好處。

堆結構分代

​ Java虛擬機將堆內存劃分爲新生代、老年代和永久代，永久代是HotSpot虛擬機特有的概念（JDK1.8以後爲metaspace替代永久代），它採用永久代的方式來實現方法區，其餘的虛擬機實現沒有這一律念，並且HotSpot也有取消永久代的趨勢，在JDK 1.7中HotSpot已經開始了「去永久化」，把本來放在永久代的字符串常量池移出。永久代主要存放常量、類信息、靜態變量等數據，與垃圾回收關係不大，新生代和老年代是垃圾回收的主要區域。

新生代（Young Generation）

　　新生成的對象優先存放在新生代中，新生代對象朝生夕死，存活率很低，在新生代中，常規應用進行一次垃圾收集通常能夠回收70% ~ 95% 的空間，回收效率很高。
　　HotSpot將新生代劃分爲三塊，一塊較大的Eden（伊甸）空間和兩塊較小的Survivor（倖存者）空間，默認比例爲8：1：1。劃分的目的是由於HotSpot採用複製算法來回收新生代，設置這個比例是爲了充分利用內存空間，減小浪費。新生成的對象在Eden區分配（大對象除外，大對象直接進入老年代），當Eden區沒有足夠的空間進行分配時，虛擬機將發起一次Minor GC。
　　靜態版GC開始時，對象只會存在於Eden區，From Survivor區和To Survivor區是空的（做爲保留區域）。GC進行時，Eden區中全部存活的對象都會被複制到From Survivor區。若From Survivor區也滿了，再對該區進行垃圾回收，而後把全部存貨的對象複製到To Survivor區。那若是To Survivor區也滿了呢？再移動到養老區。若養老區也滿了，那麼這個時候將產生Major GC（FullGC），進行養老區的內存清理。若養老區執行了Full GC以後發現依然沒法進行對象的保存，就會產生OOM異常「OutOfMemoryError」,一般Full GC 所消耗的性能是Minor GC的十倍以上。

​ 動態版首先，當Eden區滿的時候會觸發第一次GC，把還活着的對象拷貝到SurvivorFrom區，當Eden區再次觸發GC的時候會掃描Eden區和From區，對這兩個區進行垃圾回收，通過此次回收後還存活的對象，則直接賦值到To區域（若是有對象的年齡已經達到了老年的標準，則賦值到老年代區），同時把這些對象的年齡加+1。而後，清空Eden和From區中的對象，接着， From Survivor區和To Survivor區會交換它們的角色，也就是新的To Survivor區就是上次GC清空的From Survivor區，新的From Survivor區就是上次GC的To Survivor區，總之，無論怎樣都會保證To Survivor區在一輪GC後是空的。部分對象會在From和To區域中複製來複制去，如此交換15次（由JVM參數MaxTenuringThreshold決定默認是15），最終若是仍是存活，就存入老年代。

老年代（Old Generationn）

​ 在新生代中經歷了屢次（具體看虛擬機配置的閥值）GC後仍然存活下來的對象會進入老年代中。老年代中的對象生命週期較長，存活率比較高，在老年代中進行GC的頻率相對而言較低，並且回收的速度也比較慢。

永久代（Permanent Generationn）（JDK1.8後移除）

​ 永久代存儲類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。

​ 永久存儲區是一個常駐內存區域，用於存放JDK自身所攜帶的Class，Interface的元數據，也就是說它存儲的是運行環境必須的類信息，被裝載進此區域的數據是不會被垃圾回收器回收掉的，關閉JVM纔會釋放此區域所佔用的內存。

元空間（Meta Space）

元空間是JDK 1.8 以後纔有的，功能和永久代相似。惟一到的區別是，永久代使用的是JVM的堆內存空間，而元空間使用的是物理內存，直接受到本機的物理內存限制。

所以，默認狀況下，元空間的大小僅受本地內存限制。類的元數據放入native memory，字符串池和類的靜態變量放入java堆中，這樣能夠加載多少類的元數據就再也不由MaxPermSize控制，而由系統實際可用空間來控制。