Java分代

在 Java 中，堆被划分成两个不同的区域：新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。
新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域：Eden、和两个Survivor
堆大小 = 新生代 + 老年代。其中，堆的大小可以通过参数 –Xms、-Xmx 来指定。
默认的，新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ( 该值可以通过参数 –XX:NewRatio 来指定 )，即：新生代 ( Young ) = 1/3 的堆空间大小。老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空间大小。其中，新生代 ( Young ) 被细分为 Eden 和 两个 Survivor 区域，这两个 Survivor 区域分别被命名为 from 和 to，以示区分。
默认的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空间大小，from = to = 1/10 的新生代空间大小。
JVM 每次只会使用 Eden 和其中的一块 Survivor 区域来为对象服务，所以无论什么时候，总是有一块 Survivor 区域是空闲着的。
因此，新生代实际可用的内存空间为 9/10 ( 即90% )的新生代空间。
Scavenge GC 是发生在新生代中的垃圾收集动作，所采用的是复制算法。
新生代几乎是所有 Java 对象出生的地方，即 Java 对象申请的内存以及存放都是在这个地方。Java 中的大部分对象通常不需长久存活，具有朝生夕灭的性质。
当一个对象被判定为 "死亡" 的时候，GC 就有责任来回收掉这部分对象的内存空间。新生代是 GC 收集垃圾的频繁区域。
当对象在 Eden ( 包括一个 Survivor 区域，这里假设是 from 区域 ) 出生后，在经过一次 Scavenge GC 后，如果对象还存活，并且能够被另外一块 Survivor 区域所容纳( 上面已经假设为 from 区域，这里应为 to 区域，即 to 区域有足够的内存空间来存储 Eden 和 from 区域中存活的对象 )，则使用复制算法将这些仍然还存活的对象复制到另外一块 Survivor 区域 ( 即 to 区域 ) 中，然后清理所使用过的 Eden 以及 Survivor 区域 ( 即 from 区域 )，并且将这些对象的年龄设置为1，以后对象在 Survivor 区每熬过一次 Minor GC，就将对象的年龄 + 1，当对象的年龄达到某个值时 ( 默认是 15 岁，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设定 )，这些对象就会成为老年代。
但这也不是一定的，对于一些较大的对象 ( 即需要分配一块较大的连续内存空间 ) 则是直接进入到老年代。
Full GC 是发生在老年代的垃圾收集动作，所采用的是标记-清除算法。
现实的生活中，老年代的人通常会比新生代的人 "早死"。堆内存中的老年代(Old)不同于这个，老年代里面的对象几乎个个都是在 Survivor 区域中熬过来的，它们是不会那么容易就 "死掉" 了的。因此，Full GC 发生的次数不会有 Minor GC 那么频繁，并且做一次 Full GC 要比进行一次 Minor GC 的时间更长。
另外，标记-清除算法收集垃圾的时候会产生许多的内存碎片 ( 即不连续的内存空间 )，此后需要为较大的对象分配内存空间时，若无法找到足够的连续的内存空间，就会提前触发一次 GC 的收集动作。

老年代：
在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。因此，可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。
持久代:
用于存放静态文件，如今Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，但是有些应用可能动态生成或者调用一些class，例如hibernate 等，在这种时候需要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程中新增的类。持久代大小通过-XX:MaxPermSize=<N>进行设置。
Full GC
对整个堆进行整理，包括新生代、老年代和持久代。Full GC因为需要对整个对进行回收，所以比Scavenge GC要慢，因此应该尽可能减少Full GC的次数。在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对于FullGC的调节。有如下原因可能导致Full GC：
•年老代（Tenured）被写满
•持久代（Perm）被写满
•System.gc()被显示调用
•上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化

标记-清除-压缩

这种垃圾收集算法主要是对上面的算法进行了优化，内存回收了对内存进行了一次优化压缩。这样回收后内存块的连续性又比较强了。

但是这种算法会涉及到不停的内存间的拷贝和复制，性能会非常差。
Java主要采用了分代收集算法。分代收集算法主要将对象存活期的长短将内存进行划分。

Java主要将内存划分为两部分：新生代和老生代

Java的新生代中，对象的存活率低，存活期期会相对会比较短一些，所以可以选用复制算法来进行内存回收。

Java的老生代中，对象的存活率比较高，并且相对存活期比较长一些，可以采用标记-清除-压缩的算法来进行内存回收。
通常新生代分为Eden和两个Survivor，其中可以通过-XX:SurvivorRatio=1来设置（这里要考虑两个Survivor，意味着二个S的大小是整个新生代的2/3）

前面已经说了，Java的内存分配和内存回收主要在Java的堆上进行的。而Java的方法区间和常量池我们一般称为永久代。永久代可以通过-XX:PermSize=512M -XX:MaxPermSize=512M设置

Java堆内存设置参数：-Xmx20m -Xms20m

Java堆新生代内存分配设置：-Xmn10m 新生代分配了10M的内存，那么剩下的10M就是老生代上面分配了。也可以设置：-XX:NewRatio=4

通过设置参数，我们就可以在控制台中看到Java虚拟机在执行GC时候的日志：-XX:+PrintGCDetails  

也可以指定日志的位置：-Xloggc:gc.log   

永久代一般是指方法区和常量池，一般情况下永久代在虚拟机运行时就能确定大小的，但是一些框架可能动态生成一些类信息就会导致永久代越来越大。

Java内存分配策略

使用的ParNew+Serial Old收集器组合

Java的对象优先会在新生代的Eden上分配。
我们可以看一个例子：
我设置了这些参数：-XX:+PrintGCDetails -Xms20m -Xmx20m -Xmn10m，堆内存分配20M，新生代10M，老生代10M，默认情况下Survivor区为8:1，所以Eden区域为8M
参考：http://blog.csdn.net/initphp/article/details/30487407


默认的java虚拟机的大小比较小，在对大数据进行处理时java就会报错：java.lang.OutOfMemoryError。设置jvm内存的方法，对于单独的.class，可以用下面的方法对Test运行时的jvm内存进行设置。
java -Xms64m -Xmx256m Test
-Xms是设置内存初始化的大小
-Xmx是设置最大能够使用内存的大小（最好不要超过物理内存大小）

堆(Heap)和非堆(Non-heap)内存
按照官方的说法：“Java 虚拟机具有一个堆，堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。堆是在 Java 虚拟机启动时创建的。”“在JVM中堆之外的内存称为非堆内存(Non-heap memory)”。可以看出JVM主要管理两种类型的内存：堆和非堆。简单来说堆就是Java代码可及的内存，是留给开发人员使用的；非堆就是JVM留给 自己用的，所以方法区、JVM内部处理或优化所需的内存(如JIT编译后的代码缓存)、每个类结构(如运行时常数池、字段和方法数据)以及方法和构造方法 的代码都在非堆内存中。 堆内存分配
JVM初始分配的内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64；JVM最 大分配的内存由-Xmx指定，默认是物理内存的1/4。默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制；空余堆内存大于70%时， JVM会减少堆直到-Xms的最小限制。因此服务器一般设置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC 后调整堆的大小。 非堆内存分配
JVM使用-XX permSize设置非堆内存初始值，默认是物理内存的1/64；由XX:MaxPermSize设置最大非堆内存的大小，默认是物理内存的1/4。 JVM内存限制(最大值)
首先JVM内存首先受限于实际的最大物理内存，假设物理内存无限 大的话，JVM内存的最大值跟操作系统有很大的关系。简单的说就32位处理器虽然可控内存空间有4GB,但是具体的操作系统会给一个限制，这个限制一般是 2GB-3GB（一般来说Windows系统下为1.5G-2G，Linux系统下为2G-3G），而64bit以上的处理器就不会有限制了 
JVM内存的调优
1. Heap设定与垃圾回收Java Heap分为3个区，Young，Old和Permanent。Young保存刚实例化的对象。当该区被填满时，GC会将对象移到Old区。Permanent区则负责保存反射对象，本文不讨论该区。JVM的Heap分配可以使用-X参数设定，

-Xms
 初始Heap大小
 
-Xmx
 java heap最大值
 
-Xmn
 young generation的heap大小
 
JVM有2个GC线程。第一个线程负责回收Heap的Young区。第二个线程在Heap不足时，遍历Heap，将Young 区升级为Older区。Older区的大小等于-Xmx减去-Xmn，不能将-Xms的值设的过大，因为第二个线程被迫运行会降低JVM的性能。
为什么一些程序频繁发生GC？有如下原因：
1.程序内调用了System.gc()或Runtime.gc()。
2.一些中间件软件调用自己的GC方法，此时需要设置参数禁止这些GC。
3.Java的Heap太小，一般默认的Heap值都很小。
4.频繁实例化对象，Release对象。此时尽量保存并重用对象，例如使用StringBuffer()和String()。

如果你发现每次GC后，Heap的剩余空间会是总空间的50%，这表示你的Heap处于健康状态。许多Server端的Java程序每次GC后最好能有65%的剩余空间。经验之谈：
1．Server端JVM最好将-Xms和-Xmx设为相同值。为了优化GC，最好让-Xmn值约等于-Xmx的1/3[2]。
2．一个GUI程序最好是每10到20秒间运行一次GC，每次在半秒之内完成[2]。
注意：
1．增加Heap的大小虽然会降低GC的频率，但也增加了每次GC的时间。并且GC运行时，所有的用户线程将暂停，也就是GC期间，Java应用程序不做任何工作。
2．Heap大小并不决定进程的内存使用量。进程的内存使用量要大于-Xmx定义的值，因为Java为其他任务分配内存，例如每个线程的Stack等。
2．Stack的设定
每个线程都有他自己的Stack。
-Xss
 每个线程的Stack大小
Stack的大小限制着线程的数量。如果Stack过大就好导致内存溢漏。-Xss参数决定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也会导致Stack溢漏。
3．硬件环境
硬件环境也影响GC的效率，例如机器的种类，内存，swap空间，和CPU的数量。
如果你的程序需要频繁创建很多transient对象，会导致JVM频繁GC。这种情况你可以增加机器的内存，来减少Swap空间的使用[2]。
4．4种GC
第一种为单线程GC，也是默认的GC。，该GC适用于单CPU机器。
第二种为Throughput GC，是多线程的GC，适用于多CPU，使用大量线程的程序。第二种GC与第一种GC相似，不同在于GC在收集Young区是多线程的，但在Old区和第一种一样，仍然采用单线程。-XX:+UseParallelGC参数启动该GC。
第三种为Concurrent Low Pause GC，类似于第一种，适用于多CPU，并要求缩短因GC造成程序停滞的时间。这种GC可以在Old区的回收同时，运行应用程序。-XX:+UseConcMarkSweepGC参数启动该GC。
第四种为Incremental Low Pause GC，适用于要求缩短因GC造成程序停滞的时间。这种GC可以在Young区回收的同时，回收一部分Old区对象。-Xincgc参数启动该GC。