JAVA堆內存管理是影響性能主要因素之一。
堆內存溢出是JAVA項目非常常見的故障，在解決該問題之前，必須先了解下JAVA堆內存是怎么工作的。

先看下JAVA堆內存是如何劃分的，如圖：

1.JVM內存劃分為堆內存和非堆內存，堆內存分為年輕代（Young Generation）、老年代（Old Generation），非堆內存就一個永久代（Permanent Generation）。

2.年輕代又分為Eden和Survivor區(qū)。Survivor區(qū)由FromSpace和ToSpace組成。Eden區(qū)占大容量，Survivor兩個區(qū)占小容量，默認比例是8:1:1。

3.堆內存用途：存放的是對象，垃圾收集器就是收集這些對象，然后根據(jù)GC算法回收。

4.非堆內存用途：永久代，也稱為方法區(qū)，存儲程序運行時長期存活的對象，比如類的元數(shù)據(jù)、方法、常量、屬性等。

在JDK1.8版本廢棄了永久代，替代的是元空間（MetaSpace），元空間與永久代上類似，都是方法區(qū)的實現(xiàn)，他們最大區(qū)別是：元空間并不在JVM中，而是使用本地內存。

元空間有注意有兩個參數(shù)：

1. MetaspaceSize ：初始化元空間大小，控制發(fā)生GC閾值
2. MaxMetaspaceSize ： 限制元空間大小上限，防止異常占用過多物理內存

為什么移除永久代？

移除永久代原因：為融合HotSpot JVM與JRockit VM（新JVM技術）而做出的改變，因為JRockit沒有永久代。
有了元空間就不再會出現(xiàn)永久代OOM問題了！

分代概念

新生成的對象首先放到年輕代Eden區(qū)，當Eden空間滿了，觸發(fā)Minor GC，存活下來的對象移動到Survivor0區(qū)，Survivor0區(qū)滿后觸發(fā)執(zhí)行Minor GC，Survivor0區(qū)存活對象移動到Suvivor1區(qū)，這樣保證了一段時間內總有一個survivor區(qū)為空。經過多次Minor GC仍然存活的對象移動到老年代。

老年代存儲長期存活的對象，占滿時會觸發(fā)Major GC=Full GC，GC期間會停止所有線程等待GC完成，所以對響應要求高的應用盡量減少發(fā)生Major GC，避免響應超時。

Minor GC ： 清理年輕代
Major GC ： 清理老年代
Full GC ： 清理整個堆空間，包括年輕代和永久代

所有GC都會停止應用所有線程。

為什么分代？

將對象根據(jù)存活概率進行分類，對存活時間長的對象，放到固定區(qū)，從而減少掃描垃圾時間及GC頻率。針對分類進行不同的垃圾回收算法，對算法揚長避短。

為什么survivor分為兩塊相等大小的幸存空間？

主要為了解決碎片化。如果內存碎片化嚴重，也就是兩個對象占用不連續(xù)的內存，已有的連續(xù)內存不夠新對象存放，就會觸發(fā)GC。

JVM堆內存常用參數(shù)

垃圾回收算法（GC，Garbage Collection）

紅色是標記的非活動對象，綠色是活動對象。

標記-清除（Mark-Sweep）

GC分為兩個階段，標記和清除。首先標記所有可回收的對象，在標記完成后統(tǒng)一回收所有被標記的對象。同時會產生不連續(xù)的內存碎片。碎片過多會導致以后程序運行時需要分配較大對象時，無法找到足夠的連續(xù)內存，而不得已再次觸發(fā)GC。

復制（Copy）

將內存按容量劃分為兩塊，每次只使用其中一塊。當這一塊內存用完了，就將存活的對象復制到另一塊上，然后再把已使用的內存空間一次清理掉。這樣使得每次都是對半個內存區(qū)回收，也不用考慮內存碎片問題，簡單高效。缺點需要兩倍的內存空間。

標記-整理（Mark-Compact）

也分為兩個階段，首先標記可回收的對象，再將存活的對象都向一端移動，然后清理掉邊界以外的內存。此方法避免標記-清除算法的碎片問題，同時也避免了復制算法的空間問題。

一般年輕代中執(zhí)行GC后，會有少量的對象存活，就會選用復制算法，只要付出少量的存活對象復制成本就可以完成收集。而老年代中因為對象存活率高，沒有額外過多內存空間分配，就需要使用標記-清理或者標記-整理算法來進行回收。

垃圾收集器

串行收集器（Serial）

比較老的收集器，單線程。收集時，必須暫停應用的工作線程，直到收集結束。

并行收集器（Parallel）

多條垃圾收集線程并行工作，在多核CPU下效率更高，應用線程仍然處于等待狀態(tài)。

CMS收集器（Concurrent Mark Sweep）

CMS收集器是縮短暫停應用時間為目標而設計的，是基于標記-清除算法實現(xiàn)，整個過程分為4個步驟，包括：

1. 初始標記（Initial Mark）
2. 并發(fā)標記（Concurrent Mark）
3. 重新標記（Remark）
4. 并發(fā)清除（Concurrent Sweep）

其中，初始標記、重新標記這兩個步驟仍然需要暫停應用線程。初始標記只是標記一下GC Roots能直接關聯(lián)到的對象，速度很快，并發(fā)標記階段是標記可回收對象，而重新標記階段則是為了修正并發(fā)標記期間因用戶程序繼續(xù)運作導致標記產生變動的那一部分對象的標記記錄，這個階段暫停時間比初始標記階段稍長一點，但遠比并發(fā)標記時間段。

由于整個過程中消耗最長的并發(fā)標記和并發(fā)清除過程收集器線程都可以與用戶線程一起工作，所以，CMS收集器內存回收與用戶一起并發(fā)執(zhí)行的，大大減少了暫停時間。

G1收集器（Garbage First）

G1收集器將堆內存劃分多個大小相等的獨立區(qū)域（Region），并且能預測暫停時間，能預測原因它能避免對整個堆進行全區(qū)收集。G1跟蹤各個Region里的垃圾堆積價值大?。ㄋ@得空間大小以及回收所需時間），在后臺維護一個優(yōu)先列表，每次根據(jù)允許的收集時間，優(yōu)先回收價值最大的Region，從而保證了再有限時間內獲得更高的收集效率。

G1收集器工作工程分為4個步驟，包括：

1. 初始標記（Initial Mark）
2. 并發(fā)標記（Concurrent Mark）
3. 最終標記（Final Mark）
4. 篩選回收（Live Data Counting and Evacuation）

初始標記與CMS一樣，標記一下GC Roots能直接關聯(lián)到的對象。并發(fā)標記從GC Root開始標記存活對象，這個階段耗時比較長，但也可以與應用線程并發(fā)執(zhí)行。而最終標記也是為了修正在并發(fā)標記期間因用戶程序繼續(xù)運作而導致標記產生變化的那一部分標記記錄。最后在篩選回收階段對各個Region回收價值和成本進行排序，根據(jù)用戶所期望的GC暫停時間來執(zhí)行回收。

垃圾收集器參數(shù)

為什么會堆內存溢出？

在年輕代中經過GC后還存活的對象會被復制到老年代中。當老年代空間不足時，JVM會對老年代進行完全的垃圾回收（Full GC）。如果GC后，還是無法存放從Survivor區(qū)復制過來的對象，就會出現(xiàn)OOM（Out of Memory）。

OOM（Out of Memory）異常常見有以下幾個原因：

1. 1）老年代內存不足：java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace
2. 2）永久代內存不足：java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace
3. 3）代碼bug，占用內存無法及時回收。

OOM在這幾個內存區(qū)都有可能出現(xiàn)，實際遇到OOM時，能根據(jù)異常信息定位到哪個區(qū)的內存溢出。

可以通過添加個參數(shù)-XX:+HeapDumpOnOutMemoryError，讓虛擬機在出現(xiàn)內存溢出異常時Dump出當前的內存堆轉儲快照以便事后分析。

熟悉了JAVA內存管理機制及配置參數(shù)，下面是對JAVA應用啟動選項調優(yōu)配置：

JAVA_OPTS="-server -Xms512m -Xmx2g -XX:+UseG1GC -XX:SurvivorRatio=6 -XX:MaxGCPauseMillis=400 -XX:G1ReservePercent=15 -XX:ParallelGCThreads=4 -XX:
ConcGCThreads=1 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=40 -XX:+PrintGCDetails  -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:../logs/gc.log"

1. c設置堆內存最小和最大值，最大值參考歷史利用率設置
2. 設置GC垃圾收集器為G1
3. 啟用GC日志，方便后期分析

小結

選擇高效的GC算法，可有效減少停止應用線程時間。
頻繁Full GC會增加暫停時間和CPU使用率，可以加大老年代空間大小降低Full GC，但會增加回收時間，根據(jù)業(yè)務適當取舍。

以上所述是小編給大家介紹的Java內存溢出問題詳解整合，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網站的支持！

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