第二十七章、如何监控和诊断JVM堆内和堆外内存使用

了解JVM欸村的方法有很多，具体能力范围也有区别，简单总结如下：

1、使用综合性的图形化工具，如JConsole、VisualVM(从Oracle JDK9开始，VisualVM已经不再包含在JDK安装包中)等。这些工具具体使用起来相对比较直观，直接连接到Java进程，然后就可以在图形化界面里掌握内存使用情况。

以JConsole为例，其内存页面可以显示常见的堆内存和各种堆外部分使用状态

2、也可以使用命令行工具进行运行时查询，如jstat和jmap等工具都提供了一些选项，可以查看堆、方法区等使用数据。

3、也可以使用jmap等提供的命令，生成堆转储（Heap Dump）文件，然后利用jhat或Eclipse MAT等堆转储分析工具进行详细分析。

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堆内部是什么结构？

对于堆内存，按照通常的GC年代方式划分，java堆内分为：

1、新生代

    新生代是大部分对象创建和销毁的区域，在通常的java应用中，绝大部分对象生命周期都是很短暂的。其内部又分为Eden区域，作为对象初始分配的区域；两个Survivor，有时候也叫from、to区域，被用来放置从Minor GC中保留下来的对象。

堆结构示意图

    JVM会随意选取一个Survivor区域作为“to”，然后会在GC过程中进行区域间拷贝，也就是将Eden中存活下来的对象和from区域的对象，拷贝到这个“to”区域。这种设计主要是未了防止内存的碎片化，并进一步清理无用对象；

    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，Hotspot JVM还有一个概念叫做Thread Local Allocation Buffer（TLAB），据我所知所有OpenJDK衍生出来的JVM都提供了TLAB的设计。这是JVM为每个线程分配的一个私有缓存区域，否则，多线程同时分配内存时，为避免操作同一地址，可能需要使用加锁等机制，进而影响分配速度；从上图中可以看出，TLAB仍然在堆上，它是分配在Eden区域内的。其内部结构比较直观易懂，start、end就是起始地址，top（指针）则表示已经分配到哪里了。所以我们分配新对象，JVM就会移动top，当top和end相遇时，即表示该缓存已满，JVM会试图再从Eden里分配一块儿。

2、老年代

    放置长生命周期的对象，通常都是从Survivor区域拷贝过来的对象，当然也有特殊情况，我们知道普通的对象会被分配再TLAB上；如果对象较大，JVM会试图直接分配再Eden其他位置上；如果对象太大，完全无法再新生代找到足够长的连续空闲空间，JVM就会直接分配到老年代。

3、永久代

    这部分就是早期Hotspot JVM的方法区实现方式了，存储Java类元数据、常量池、Intern字符串缓存，再JDK8之后就不存在永久代这块儿了。

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如何利用JVM参数，直接影响堆和内部区域的大小？

最大堆体积

-Xmx value

初始的最小堆体积

-Xms value

老年代和新生代的比例

-XX:NewRatio=value

默认情况下，这个数值是2，意味着老年代是新生代的2倍大；换句话说，新生代是堆大小的1/3；

当然，也可以不用比例的方式调整新生代的大小，直接指定下面的参数，设定具体的内存大小数值：

-XX:NewSize=value

Eden和Survivor的大小是按照比例设置的，如果SurvivorRatio是8，那么Survivor区域就是Eden的1/8大小，也就是新生代的1/10，因为YoungGen=Eden+2*Survivor，JVM参数格式是：

-XX:SurvivorRatio=value