对于JAVA应用程序来说，Java堆（Java Heap）是虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的 唯一目的就是存放对象实例，Java世界里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。
- 堆针对一个JVM进程来说是唯一的。也就是一个进程只有一个JVM实例，一个JVM实例中就有一个运行时数据区，一个运行时数据区只有一个堆和一个方法区。
- 但是进程包含多个线程，他们是共享同一堆空间的。
- Java堆区在JVM启动的时候即被创建，其空间大小也就确定了，堆是JVM管理的最大一块内存空间，并且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）。
- 从实际使用角度看：“几乎”所有的对象实例都在堆分配内存，但并非全部。因为还有一些对象是在栈上分配的（逃逸分析，标量替换）
- 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。
- – 也就是触发了GC的时候，才会进行回收
- – 如果堆中对象马上被回收，那么用户线程就会收到影响，因为有stop the word
- 堆，是GC（Garbage Collection，垃圾收集器）执行垃圾回收的重点区域。
堆结构
• 新生代：是用来存放新生的对象,该区域对象会被频繁GC
• 老年代：新生代保存的稳定对象放入老年代,老年代不会频繁执行GC
• 元空间：内存的永久保存区域,主要存放Class元数据,几乎不会GC
/**
* 1. 设置堆空间大小的参数
* -Xms 用来设置堆空间（年轻代+老年代）的初始内存大小
* -Xmx 用来设置堆空间（年轻代+老年代）的最大内存大小
*
* 2. 默认堆空间的大小
* 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
*
* 3. 年轻代与老年代的占用比例:
* a. 年轻代固定占用1/3
* b. 老年代固定占用2/3
*
* 4. 手动设置：-Xms1g(m) -Xmx1g(m)
* a.开发中建议将初始堆内存和最大的堆内存设置成相同的值。
* b.Java整个堆大小设置建议，Xmx 和 Xms设置为老年代FullGC后存活对象的3-4倍
*
* 5. 查看设置的参数： -XX:+PrintGCDetails
*/
public class HeapSpaceSample {
public static void main(String[] args) {
//返回Java虚拟机中的堆内存总量
long usedMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
//返回Java虚拟机试图使用的最大堆内存量
long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
System.out.println("堆当前占用 : " + usedMemory + "M");
System.out.println("堆最大内存 : " + maxMemory + "M");
/*try {
Thread.sleep(10000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}*/
}
}
图解对象分配过程
绝大多数刚创建的对象会存入新生代的Eden伊甸园区
Eden与S0/S1的内存分配比例是8:1:1
当我们进行一次垃圾收集后，红色的将会被回收，而绿色的还会被占用着，存放在S0(Survivor From)区。同时我们给每个对象设置了一个年龄计数器，一次回收后就是1。
同时Eden区继续存放对象，当Eden区再次存满的时候，又会触发一个MinorGC操作，此时GC将会把 Eden和S0中的对象 进行一次收集，把存活的对象放到 Survivor S1区，同时让年龄 + 1
我们继续不断的进行对象生成 和 垃圾回收，当Survivor中的对象的年龄达到15的时候，将会触发一次 Promotion晋升的操作，也就是将年轻代中的对象 晋升到 老年代中
特别注意，在Eden区满了的时候，才会触发MinorGC，而幸存者区满了后，不会触发MinorGC操作
如果Survivor区满了后，将会触发一些特殊的规则，也就是可能直接晋升老年代
Minor GC，MajorGC、Full GC
• Minor GC(YGC) 针对年轻代进行回收,执行效率高
• Major GC,针对老年代回收,目前只有CMS收集器才存在Major GC.
• Full GC,全堆回收,针对年轻代/老年代/方法区进行全面收集,执行效率低下,会导致系统长时间停滞,减少Full GC是JVM优化的重点
任何GC行为都会触发STW(Stop The World全局停顿)，JVM调优的主要目的就是降低GC的响应时间
堆分代思想
为什么要把Java堆分代？不分代就不能正常工作了吗？经研究，不同对象的生命周期不同。70%-99%的对象是临时对象。
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。（性能低）
- 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。（多回收新生代，少回收老年代，性能会提高很多）
内存分配策略
1、如果对象在Eden出生并经过第一次Minor GC后仍然存活，并且能被Survivor容纳的话，将被移动到Survivor空间中，并将对象年龄设为1。
2、对象在Survivor区中每熬过一次MinorGC，年龄就增加1岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为15岁，其实每个JVM、每个GC都有所不同）时，就会被晋升到老年代
3、对象晋升老年代的年龄阀值，可以通过选项-XX:MaxTenuringThreshold来设置
1、优先分配到Eden：开发中比较长的字符串或者数组，会直接存在老年代，但是因为新创建的对象都是朝生夕死的，所以这个大对象可能也很快被回收，但是因为老年代触发Major GC的次数比 Minor GC要更少，因此可能回收起来就会比较慢
2、大对象直接分配到老年代：尽量避免程序中出现过多的大对象
3、长期存活的对象分配到老年代
4、动态对象年龄判断：如果Survivor区中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入老年代，无须等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄。
5、空间分配担保： -XX:HandlePromotionFailure 。
TLAB为对象分配内存
问题：堆空间都是共享的么？
不一定，因为还有TLAB这个概念，在堆中划分出一块区域，为每个线程所独占
为什么有TLAB？
TLAB：Thread Local Allocation Buffer，也就是为每个线程单独分配了一个缓冲区
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。
什么是 TLAB
1、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。
2、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。
1、每个线程都有一个TLAB空间
2、当一个线程的TLAB存满时，可以使用公共区域（蓝色）的
TLAB再说明
1、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。
2、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。
3、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。
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。
TLAB分配过程
对象首先是通过TLAB开辟空间，如果不能放入，那么需要通过Eden来进行分配
