JVM_堆和本地方法栈
一、堆
1.1 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（Thread Local Allocation Buffer,TLAB)。
·《Java虚拟机规范》中对Java堆的描述是∶所有的对象实例以及数组都应当在运行时分配在堆上。
"几乎"所有的对象实例都在这里分配内存。——从实际使用角度看的。
· 数组和对象可能永远不会存储在栈上，因为栈帧中保存引用，这个引用指向对象或者数组在堆中的位置。
·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。
1.2 堆内存的大小设置
Java堆区用于存储Java对象实例，那么堆的大小在JVM启动时就已经设定好了，大家可以通过选项"-Xmx"和"-Xms"来进行设置。
>"-Xms"用于表示堆区的起始内存，等价于-XX∶InitialHeapSize
>"Xmx"则用于表示堆区的最大内存，等价于-XX∶MaxHeapSize
· 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OutOfMemoryError异常。
· 通常会将 -Xms 和-Xmx两个参数配置相同的值，其目的是为了能够在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。
· 默认情况下，
初始内存大小∶物理电脑内存大小 /64
最大内存大小∶物理电脑内存大小 /4
1.3年轻代与老年代
·存储在JM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
>另外一类对象的生命周期却非常长，在某些极端的情况下还能够与JVM的生命周期保持一致。
·Java堆区进一步细分的话，可以划分为年轻代（YoungGen）和老年代（oldGen）·其中年轻代又可以划分为Eden空间、Survivor0空间和Survivor1空间（有时也叫做from区、to区）。
1.4对象分配过程∶概述
为新对象分配内存是一件非常严谨和复杂的任务，JVM的设计者们不仅需要考虑内存如何分配、在哪里分配等问题，并且由于内存分配算法与内存回收算法密切相关，所以还需要考虑GC执行完内存回收后是否会在内存空间中生内存碎片。
1.new的对象先放伊甸园区。此区有大小限制。
2.当伊甸园的空间填满时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收（Minor GC），将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。再加载新的对象放到伊甸园区.
3.然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存者0区。
.如果再次触发垃圾回收，此时上次幸存下来的放到幸存者0区的，如果没有回收，就会放到幸存者1区。
5.如果再次经历垃圾回收，此时会重新放回幸存者0区，接着再去幸存者1区。
6.啥时候能去养老区呢?可以设置次数。默认是15次。
·可以设置参数∶-XX∶MaxTenuringThreshold=<N>进行设置。
7.在养老区，相对悠闲。当养老区内存不足时，再次触发GC∶Major GC，进行养老区的内存清理。
8.若养老区执行了Major GC之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生00M异常java.lang.OutofMemoryError:Java heap space
总结∶
针对幸存者se，s1区的总结∶复制之后有交换，谁空谁是to.
关于垃圾回咚，频繁在新生区收集，很少在养老区收集，几乎不在永久区/元空间收集。
1.5 Minor GC、Major GC、Full GC
JVM在进行Gc时，并非每次都对上面三个内存（新生代、老年代;方法区）区域一起回收的，大部分时候回收的都是指新生代。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）
·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。√目前，只有CMS GC会有单独收集老年代的行为。
√ 注意，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。
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。
√目前，只有G1 GC会有这种行为
· 整堆收集（Full GC）∶收集整个java堆和方法区的垃圾收集。
1.5.1 年轻代GC（Minor GC）触发机制
>当年轻代空间不足时，就会触发Minor GC，这里的年轻代满指的是Eden代满，Survivor满不会引发GC。（每次 Minor GC 会清理年轻代的内存）
>因为 Java 对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以 Minor GC 非常频繁，一般回收速度也比较快。这一定义既清晰又易于理解。
>Minor GC会引发STW，暂停其它用户的线程，等垃圾回收结束，用户线程才恢复运行。
1.5.2 老年代GC（Major GC/Full GC）触发机制
>指发生在老年代的GC，对象从老年代消失时，我们说"Major Gc"或"Full Gc"发生了。
>出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但非绝对的，在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程）。
√也就是在老年代空间不足时，会先尝试触发Minor GC。如果之后空间还不足，则触发MajorGC。
> Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上，STW的时间更长。
>如果Major GC 后，内存还不足，就报O0M了。
1.5.3 Full Gc触发机制
触发Ful1 oc 执行的情况有如下五种∶
（1）调用System.gc（）时，系统建议执行Ful1 G6C，但是不必然执行
（2）老年代空间不足
(3）方法区空间不足
（4）通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存
（5）由Eden区、survivor spacee（From Space）区向survivor space1（To Space）区复制时，对象大小大于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小
说明∶full gc是开发或调优中尽量要避免的。这样暂时时间会短一些。
1.5.4为什么需要把Java堆分代?不分代就不能正常工作了吗?
其实不分代完全可以，分代的唯一理由就是优化GC性能。如果没有分代，那所有的对象都在一块，就如同把一个学校的人都关在一个教室。GC的时候要找到哪些对象没用，这样就会对堆的所有区域进行扫描。而很多对象都是朝生夕死的，如果分代的话，把新创建的对象放到某一地方，当GC 的时候先把这块存储"朝生夕死"对象的区域进行回收，这样就会腾出很大的空间出来。
1.6 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。
为什么有TLAB（Thread Local Allocation Buffer）?
·堆区是线程共享区域，任何线程都可以访问到堆区中的共享数据·由于对象实例的创建在JVM中非常频繁，因此在并发环境下从堆区中划分内存空间是线程不安全的
·为避免多个线程操作同一地址，需要使用加锁等机制，进而影响分配速度。
TLAB的再说明∶
· 尽管不是所有的对象实例都能够在TLAB中成功分配内存，但JVM确实是将TLAB作为内存分配的首选。
· 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%，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。
堆是分配对象储存的唯一选择吗？不是！！！，通过逃逸技术可以分配到栈上。
二、本地方法栈
什么是本地方法?
简单地讲，一个Native Method就是一个Java调用非Java代码的接口。一个Native Method是这样一个Java方法∶该方法的实现由非Java语言实现，比如C。这个特征并非Java所特有，很多其它的编程语言都有这一机制，比如在C++中，你可以用extern"C"告知C++编译器去调用一个C的函数。
在定义一个native method时，并不提供实现体（有些像定义一个Java interface），因为其实现体是由非java语言在外面实现的。本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用，它的初衷是融合 C/C+程序。
当线程调用了本地方法时他就进入了一个不受虚拟机限制的世界，和虚拟机有同样的权限。
本地方法栈，也是线程私有的。
