前言
對於大多數應用來說，Java 堆（Java Heap）是Java 虛擬機所管理的內存中最大的一塊。Java 堆是被所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啓動時創建。
JVM分代思想
目前主流的虛擬機實現都採用了分代收集的思想，把整個堆區劃分爲新生代和老年代；新生代又被劃分成Eden 空間、 From Survivor 和 To Survivor 三塊區域。 我們把Eden : From Survivor : To Survivor 空間大小設成 8 : 1 : 1 ，對象總是在 Eden 區出生， From Survivor 保存當前的倖存對象， To Survivor 爲空。一次 gc 發生後： 1）Eden 區活着的對象 ＋ From Survivor 存儲的對象被複制到 To Survivor ； 2) 清空 Eden 和 From Survivor ； 3) 顛倒 From Survivor 和 To Survivor 的邏輯關係： From 變 To ， To 變 From 。可以看出，只有在 Eden 空間快滿的時候纔會觸發 Minor GC 。而 Eden 空間佔新生代的絕大部分，所以 Minor GC 的頻率得以降低。當然，使用兩個 Survivor 這種方式我們也付出了一定的代價，如 10% 的空間浪費、複製對象的開銷等。
《深入理解JVM》中內存回收策略，主要關注的五個方面
主要關注的點有：
1：Eden區分配
2：大對象直接進入老年代
3：長期存活的對象直接進入老年代
4：動態對象年齡判定
5：空間分配擔保
首先明確新生代都是分配於Eden區的，所以Eden區是最重要也是內存回收最重要的管理區域，同時也是最頻繁的內存替換區域。我們知道JVM將內存根據分代策略將內存分爲三層，新生代所佔據的內存、老年代所佔據的內存以及永久代，我們這裏不關注永久代，因爲永久代是屬於方法區內存的部分，而新生代和老年代都是屬於堆內存區域的。
新生代中又繼續分爲三個子塊，Eden區、Survivor from區、Survivor to區，實際上分爲三個區的原因是爲了方便採用複製-清除（詳情請參考深入理解JVM中內存回收策略）策略而採用的策略，複製策略就是將原來存在的內存分爲兩個相等的區，使用一塊進行新生代的內存分配，當要GC時，則將存活的對象複製進入另一塊空閒的內存，然後將使用的內存進行清除，從而又有一個空閒區和一個使用區，並且不會有碎片問題。實際上並不需要兩個1：1的分區比例，因爲一般存活的對象很少，所以JVM聰明的講新生代佔據的總內存分爲Eden：Survivor from：Survivor to = 8:1:1三部分，其中Eden就用來分配新的對象內存，Survivor from則用於GC時的複製，那爲什麼需要兩個Survivor區呢，因爲複製後Survivor from區雖然現在很整齊，沒有碎片，當下一次進行回收時，Eden區和Survivor from區裏都存在需要回收的對象，則Survivor from區也會出現碎片。
那麼現在，我們看一下上述的五個部分：所有的新生代首先會在Eden區進行內存分配，當Eden區滿時會進行一次Minor GC操作，將Eden區進行回收，此時判斷存活的對象會被複制進入Survivor from區（年齡加1），對於大對象直接進入老年代，實際上是爲了保證Eden區具有充足的空間可用的一種策略，採用-XX:PretenureSizeThreshold參數可以設置多大的對象可以直接進入老年代內存區域。對於長期存活的對象直接進入老年代，實際上時對Eden區到Survivor區過度的一種策略，是爲了保證Eden區到Survivor區不會頻繁的進行復制一直存活的對象且對Survivor區也能保證不會具有太多的一直佔據的內存，採用-XX:MaxTenuringThreshold=數字 參數可以設置對象在經過多少次GC後會被放入老年代（年齡達到設置值，默認爲15）。對於動態對象年齡判斷，實際上是對Survivor區的一種策略，是爲了保證Survivor區具有充足的空間用於分配，動態對象年齡只判斷Survivor區是否存在相等對象年齡的對象是否超過Survivor from/to的一半時，直接將超過的對象放入老年代。對於空間分配擔保實際上是針對老年代，爲了保證老年代的內存區域具有充足的空間，不至於內存溢出的情況出現，在發生MinorGC之前，JVM會判斷之前每次晉升到老年代的平均大小是否大於老年代剩餘空間的大小，若大於則進行full GC（即回收所有區域），若小於，則還需要查看一個參數HandlePromotionFailure，即是否允許擔保失敗，因爲實際上進入老年代的對象大小在GC前是未知的，這也是爲什麼採用之前晉升的平均值來進行判斷擔保，也就是說只是一種預測，並不能代表真實就是有這麼多對象晉升，所以若不允許擔保失敗，即保守的人爲一定會有超過剩餘老年代區域的對象存入，則還是進行Full GC,否則，進行Minor GC。
JVM內存結構介紹
由上圖可以清楚的看到JVM的內存空間分爲3大部分：
- 堆內存
- 方法區
- 棧內存
其中棧內存可以再細分爲java虛擬機棧和本地方法棧,堆內存可以劃分爲新生代和老年代,新生代中還可以再次劃分爲Eden區、From Survivor區和To Survivor區。
堆內存（Heap）
對於大多數應用來說，Java 堆（Java Heap）是Java 虛擬機所管理的內存中最大的一塊。Java 堆是被所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啓動時創建。
此內存區域的唯一目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在這裏分配內存。
堆內存是所有線程共有的，可以分爲兩個部分：年輕代和老年代。
下圖中的Perm代表的是永久代，但是注意永久代並不屬於堆內存中的一部分，同時jdk1.8之後永久代已經被移除。
新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值爲 1:2 ( 該值可以通過參數 –XX:NewRatio 來指定 )
默認的，Eden : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通過參數 –XX:SurvivorRatio 來設定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空間大小，from = to = 1/10 的新生代空間大小。
其中一部分是線程共享的，包括 Java 堆和方法區；另一部分是線程私有的，包括虛擬機棧和本地方法棧，以及程序計數器這一小部分內存。
方法區（Method Area）
方法區也稱"永久代"，它用於存儲虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、是各個線程共享的內存區域。
在JDK8之前的HotSpot JVM，存放這些”永久的”的區域叫做“永久代(permanent generation)”。永久代是一片連續的堆空間，在JVM啓動之前通過在命令行設置參數-XX:MaxPermSize來設定永久代最大可分配的內存空間，默認大小是64M（64位JVM默認是85M）。
隨着JDK8的到來，JVM不再有 永久代(PermGen)。但類的元數據信息（metadata）還在，只不過不再是存儲在連續的堆空間上，而是移動到叫做“Metaspace”的本地內存（Native memory）。
方法區或永生代相關設置
- -XX:PermSize=64MB 最小尺寸，初始分配
- -XX:MaxPermSize=256MB 最大允許分配尺寸，按需分配
- XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled 設置垃圾不回收
- 默認大小
- -server選項下默認MaxPermSize爲64m
- -client選項下默認MaxPermSize爲32m
虛擬機棧(JVM Stack)
描述的是java方法執行的內存模型：每個方法被執行的時候都會創建一個"棧幀",用於存儲局部變量表(包括參數)、操作棧、方法出口等信息。每個方法被調用到執行完的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。
本地方法棧(Native Stack)
本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機棧爲虛擬機執行Java方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是爲虛擬機使用到的Native方法服務。
程序計數器（PC Register）
程序計數器是用於標識當前線程執行的字節碼文件的行號指示器。多線程情況下，每個線程都具有各自獨立的程序計數器，所以該區域是非線程共享的內存區域。
當執行java方法時候，計數器中保存的是字節碼文件的行號；當執行Native方法時，計數器的值爲空。
直接內存
直接內存並不是虛擬機內存的一部分，也不是Java虛擬機規範中定義的內存區域。jdk1.4中新加入的NIO，引入了通道與緩衝區的IO方式，它可以調用Native方法直接分配堆外內存，這個堆外內存就是本機內存，不會影響到堆內存的大小。
JVM內存參數設置
- -Xms設置堆的最小空間大小。
- -Xmx設置堆的最大空間大小。
- -Xmn:設置年輕代大小
- -XX:NewSize設置新生代最小空間大小。
- -XX:MaxNewSize設置新生代最大空間大小。
- -XX:PermSize設置永久代最小空間大小。
- -XX:MaxPermSize設置永久代最大空間大小。
- -Xss設置每個線程的堆棧大小
- -XX:+UseParallelGC:選擇垃圾收集器爲並行收集器。此配置僅對年輕代有效。即上述配置下,年輕代使用併發收集,而年老代仍舊使用串行收集。
- -XX:ParallelGCThreads=20:配置並行收集器的線程數,即:同時多少個線程一起進行垃圾回收。此值最好配置與處理器數目相等。
典型JVM參數配置參考:
- java-Xmx3550m-Xms3550m-Xmn2g-Xss128k
- -XX:ParallelGCThreads=20
- -XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:+UseParNewGC
-Xmx3550m:設置JVM最大可用內存爲3550M。
-Xms3550m:設置JVM促使內存爲3550m。此值可以設置與-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成後JVM重新分配內存。
-Xmn2g:設置年輕代大小爲2G。整個堆大小=年輕代大小+年老代大小+持久代大小。持久代一般固定大小爲64m,所以增大年輕代後,將會減小年老代大小。此值對系統性能影響較大,官方推薦配置爲整個堆的3/8。
-Xss128k:設置每個線程的堆棧大小。JDK5.0以後每個線程堆棧大小爲1M,以前每個線程堆棧大小爲256K。更具應用的線程所需內存大 小進行調整。在相同物理內存下,減小這個值能生成更多的線程。但是操作系統對一個進程內的線程數還是有限制的,不能無限生成,經驗值在3000~5000 左右。