JVM之堆和方法区

布满荆棘的人生 2023-10-15 14:39 46阅读 0赞

**目录**

1.堆

1.1 堆的结构

1.1.1 新生代（Young Generation）

1.1.2 年老代（Old Generation）

1.1.3 永久代/元空间（Permanent Generation/Metaspace）

1.2 堆的内存溢出

1.3 堆内存诊断

1.3.1 jmap

1.3.2 jvisualvm

2. 方法区

2.1 方法区的结构

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## 1.堆 ##

JVM堆是Java程序运行时内存管理的核心，它主要用于存储对象实例和数组。堆内存的特点是动态分配和回收，它允许对象的创建和销毁，同时也需要注意内存泄漏和性能问题。

### 1.1 堆的结构 ###

JVM堆通常被分为三个主要部分：

#### 1.1.1 新生代（Young Generation） ####

新生代用于存储刚刚被创建的对象。它被分为三个区域：Eden空间和两个Survivor空间（通常称为From和To空间）。新创建的对象首先被分配到Eden空间，经过一次垃圾回收后，仍然存活的对象会被移到Survivor空间。多次循环后，仍然存活的对象会被移到年老代。

#### 1.1.2 年老代（Old Generation） ####

年老代用于存储生命周期较长的对象。在新生代中经过多次垃圾回收后，仍然存活的对象会被晋升到年老代。年老代中的对象一般需要经历更多的垃圾回收周期才会被回收。

#### 1.1.3 永久代/元空间（Permanent Generation/Metaspace） ####

在早期的JVM版本中，永久代用于存储类的元数据、方法信息以及静态变量。然而，由于永久代容易导致内存泄漏和溢出问题，1.8后JVM引入了元空间来代替。元空间的元数据存储在本地内存中，不再受到固定大小的限制。

jdk1.8以及之后：在堆内存中，逻辑上存在，物理上不存在（元空间使用的是本地内存），如下图：

![e044b8918b544379bcb40ee7209561a3.png][]

什么是永久代和元空间？

> 方法区是一种规范，不同的虚拟机厂商可以基于规范做出不同的实现，永久代和元空间就是出于不同jdk版本的实现。  
> 方法区就像是一个接口，永久代与元空间分别是两个不同的实现类。  
> 只不过永久代是这个接口最初的实现类，后来这个接口一直进行变更，直到最后彻底废弃这个实现类，由新实现类—元空间进行替代。

### 1.2 堆的内存溢出 ###

使用如下代码：

public class a {
        public static void main(String[] args)  {
            List<String> list=new ArrayList<>();
            String a="hello";
            while (true){
                a=a+a;
                list.add(a);
            }
        }
    }

执行以上代码后就会发生堆内存溢出如下图：

![3517b7f624db412392551965ca94be2b.png][]

Java堆的大小可以通过命令行参数来配置，主要参数包括：

*  `-Xms`：设置堆的初始大小。
 *  `-Xmx`：设置堆的最大大小。

通常，将这两个参数设置为相同的值可以减少堆的动态调整，提高性能。例如：

java -Xms512m -Xmx512m -jar YourApp.jar

这将设置堆的初始大小和最大大小都为512兆字节。

### 1.3 堆内存诊断 ###

#### 1.3.1 jmap ####

首先jps找到java运行的进程，然后jmap -heap 进程id就可以查看堆内存了，如下图：

![373c3c21a3ef4266aed5fafc13efb541.png][]

#### 1.3.2 jvisualvm ####

执行下面的代码：

public class a {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Thread.sleep(30000);
            byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 50];
            System.out.println("-------");
           Thread.sleep(30000);
            bytes=null;
            System.out.println("-------");
            Thread.sleep(30000);
        }
    }

然后执行jvisualvm会得出如下图：当bytes=null后进行垃圾回收后，内存占用直接减少50M。如下图：

![c457c9a58fe34de4a105c79a901762a6.png][]

## 2. 方法区 ##

方法区（Method Area）是JVM的另一个重要内存区域，它主要用于存储类的元数据、静态变量、常量池以及方法代码。

### 2.1 方法区的结构 ###

方法区包含以下主要部分：

**类的元数据**

方法区存储了每个类的元数据，包括类名、父类、接口、字段、方法等信息。这些信息在程序运行时起到重要作用，例如方法的调用和字段的访问。

**静态变量**

静态变量属于类，不属于对象的实例。这些变量在类加载时初始化，存在于方法区中。

**常量池**

常量池包含了类中使用的常量，例如字符串、数字、类名等。它为类的运行时常量提供了存储空间。

**方法代码**

方法区存储了类中的方法代码，包括字节码指令和方法的字节码表示。这些代码在方法被调用时执行。

在早期的JVM版本中，方法区被实现为永久代。然而，由于永久代的内存泄漏和性能问题，JVM在较新的版本中引入了元空间来替代永久代。元空间的好处是不再受限于固定大小，避免了永久代引起的一些问题。如下图：

![390d51b219bc4603be7a228715391752.png][]

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