當(dāng)我開始學(xué)習(xí)Java編程時(shí)，我不知道什么是堆內(nèi)存或堆空間，我甚至不知道當(dāng)對象創(chuàng)建時(shí)，它們被放在了哪里。當(dāng)我開始正式寫一些程序后，我會經(jīng)常遇到j(luò)ava.lang.outOfMemoryError的報(bào)錯，之后我才開始關(guān)注什么是堆內(nèi)存或者說堆空間(heap space)。對大多數(shù)程序員都經(jīng)歷過這樣的過程，因?yàn)閷W(xué)習(xí)一種語言是非常容易來的，但是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)是非常難的，因?yàn)闆]有什么特定的流程讓你學(xué)習(xí)編程的每個基礎(chǔ)，使你發(fā)覺編程的秘訣。對于程序員來說，知道堆空間，設(shè)置堆空間，處理堆空間的outOfMemoryError錯誤，分析heap dump是非常重要的。這個關(guān)于Java堆的教程是給我剛開始學(xué)編程的兄弟看的。如果你知道這個基礎(chǔ)知識或者知道底層發(fā)生了什么，當(dāng)然可能幫助不是那么大。除非你知道了對象被創(chuàng)建在堆中，否則你不會意識到OutOfMemoryError是發(fā)生在堆空間中的。我盡可能的將我所知道的所有關(guān)于堆的知識都寫下來了，也希望你們能夠盡可能多的貢獻(xiàn)和分享你的知識，以便可以讓其他人也受益。
Java中的堆空間是什么？
當(dāng)Java程序開始運(yùn)行時(shí)，JVM會從操作系統(tǒng)獲取一些內(nèi)存。JVM使用這些內(nèi)存，這些內(nèi)存的一部分就是堆內(nèi)存。堆內(nèi)存通常在存儲地址的底層，向上排列。當(dāng)一個對象通過new關(guān)鍵字或通過其他方式創(chuàng)建后，對象從堆中獲得內(nèi)存。當(dāng)對象不再使用了，被當(dāng)做垃圾回收掉后，這些內(nèi)存又重新回到堆內(nèi)存中。要學(xué)習(xí)垃圾回收，請閱讀”Java中垃圾回收的工作原理”。
如何增加Java堆空間
在大多數(shù)32位機(jī)、Sun的JVM上，Java的堆空間默認(rèn)的大小為128MB，但也有例外，例如在32未Solaris操作系統(tǒng)(SPARC平臺版本)上，默認(rèn)的最大堆空間和起始堆空間大小為 -Xms=3670K 和 -Xmx=64M。對于64位操作系統(tǒng)，一般堆空間大小增加約30%。但你使用Java 1.5的throughput垃圾回收器，默認(rèn)最大的堆大小為物理內(nèi)存的四分之一，而起始堆大小為物理內(nèi)存的十六分之一。要想知道默認(rèn)的堆大小的方法，可以用默認(rèn)的設(shè)置參數(shù)打開一個程序，使用JConsole(JDK 1.5之后都支持)來查看，在VM Summary頁面可以看到最大的堆大小。
用這種方法你可以根據(jù)你的程序的需要來改變堆內(nèi)存大小，我強(qiáng)烈建議采用這種方法而不是默認(rèn)值。如果你的程序很大，有很多對象需要被創(chuàng)建的話，你可以用-Xms and -Xmx這兩個參數(shù)來改變堆內(nèi)存的大小。Xms表示起始的堆內(nèi)存大小，Xmx表示最大的堆內(nèi)存的大小。另外有一個參數(shù) -Xmn，它表示new generation（后面會提到）的大小。有一件事你需要注意，你不能任意改變堆內(nèi)存的大小，你只能在啟動JVM時(shí)設(shè)定它。
堆和垃圾回收
我們知道對象創(chuàng)建在堆內(nèi)存中，垃圾回收這樣一個進(jìn)程，它將已死對象清除出堆空間，并將這些內(nèi)存再還給堆。為了給垃圾回收器使用，堆主要分成三個區(qū)域，分別叫作New Generation，Old Generation或叫Tenured Generation，以及Perm space。New Generation是用來存放新建的對象的空間，在對象新建的時(shí)候被使用。如果長時(shí)間還使用的話，它們會被垃圾回收器移動到Old Generation(或叫Tenured Generation)。Perm space是JVM存放Meta數(shù)據(jù)的地方，例如類，方法，字符串池和類級別的詳細(xì)信息。你可以查看“Java中垃圾回收的工作原理”來獲得更多關(guān)于堆和垃圾回收的信息。
Java堆中的OutOfMemoryError錯誤
當(dāng)JVM啟動時(shí)，使用了-Xms 參數(shù)設(shè)置的對內(nèi)存。當(dāng)程序繼續(xù)進(jìn)行，創(chuàng)建更多對象，JVM開始擴(kuò)大堆內(nèi)存以容納更多對象。JVM也會使用垃圾回收器來回收內(nèi)存。當(dāng)快達(dá)到-Xmx設(shè)置的最大堆內(nèi)存時(shí)，如果沒有更多的內(nèi)存可被分配給新對象的話，JVM就會拋出java.lang.outofmemoryerror，你的程序就會當(dāng)?shù)?。在拋出OutOfMemoryError之前，JVM會嘗試著用垃圾回收器來釋放足夠的空間，但是發(fā)現(xiàn)仍舊沒有足夠的空間時(shí)，就會拋出這個錯誤。為了解決這個問題，你需要清楚你的程序?qū)ο蟮男畔?，例如，你?chuàng)建了哪些對象，哪些對象占用了多少空間等等。你可以使用profiler或者堆分析器來處理OutOfMemoryError錯誤?！眏ava.lang.OutOfMemoryError: Java heap space”表示堆沒有足夠的空間了，不能繼續(xù)擴(kuò)大了?！眏ava.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”表示permanent generation已經(jīng)裝滿了，你的程序不能再裝在類或者再分配一個字符串了。
Java Heap dump
Heap dump是在某一時(shí)間對Java堆內(nèi)存的快照。它對于分析堆內(nèi)存或處理內(nèi)存泄露和Java.lang.outofmemoryerror錯誤是非常有用的。在JDK中有一些工具可以幫你獲取heap dump，也有一些堆分析工具來幫你分析heap dump。你可以用“jmap”來獲取heap dump，它幫你創(chuàng)建heap dump文件，然后，你可以用“jhat”（堆分析工具）來分析這些heap dump。
Java堆內(nèi)存(heap memory)的十個要點(diǎn)
1. Java堆內(nèi)存是操作系統(tǒng)分配給JVM的內(nèi)存的一部分。
2. 當(dāng)我們創(chuàng)建對象時(shí)，它們存儲在Java堆內(nèi)存中。
3. 為了便于垃圾回收，Java堆空間分成三個區(qū)域，分別叫作New Generation, Old Generation或叫作Tenured Generation，還有Perm Space。
4. 你可以通過用JVM的命令行選項(xiàng) -Xms, -Xmx, -Xmn來調(diào)整Java堆空間的大小。不要忘了在大小后面加上”M”或者”G”來表示單位。舉個例子，你可以用 -Xmx256m來設(shè)置堆內(nèi)存最大的大小為256MB。
5. 你可以用JConsole或者 Runtime.maxMemory(), Runtime.totalMemory(), Runtime.freeMemory()來查看Java中堆內(nèi)存的大小。
6. 你可以使用命令“jmap”來獲得heap dump，用“jhat”來分析heap dump。
7. Java堆空間不同于?？臻g，棧空間是用來儲存調(diào)用棧和局部變量的。
8. Java垃圾回收器是用來將死掉的對象(不再使用的對象)所占用的內(nèi)存回收回來，再釋放到Java堆空間中。
9. 當(dāng)你遇到j(luò)ava.lang.outOfMemoryError時(shí)，不要緊張，有時(shí)候僅僅增加堆空間就可以了，但如果經(jīng)常出現(xiàn)的話，就要看看Java程序中是不是存在內(nèi)存泄露了。
10. 請使用Profiler和Heap dump分析工具來查看Java堆空間，可以查看給每個對象分配了多少內(nèi)存
