1.堆

JVM堆是Java程序运行时内存管理的核心，它主要用于存储对象实例和数组。堆内存的特点是动态分配和回收，它允许对象的创建和销毁，同时也需要注意内存泄漏和性能问题。

1.1 堆的结构

JVM堆通常被分为三个主要部分：

1.1.1 新生代（Young Generation）

新生代用于存储刚刚被创建的对象。它被分为三个区域：Eden空间和两个Survivor空间（通常称为From和To空间）。新创建的对象首先被分配到Eden空间，经过一次垃圾回收后，仍然存活的对象会被移到Survivor空间。多次循环后，仍然存活的对象会被移到年老代。

1.1.2 年老代（Old Generation）

年老代用于存储生命周期较长的对象。在新生代中经过多次垃圾回收后，仍然存活的对象会被晋升到年老代。年老代中的对象一般需要经历更多的垃圾回收周期才会被回收。

1.1.3 永久代/元空间（Permanent Generation/Metaspace）

在早期的JVM版本中，永久代用于存储类的元数据、方法信息以及静态变量。然而，由于永久代容易导致内存泄漏和溢出问题，1.8后JVM引入了元空间来代替。元空间的元数据存储在本地内存中，不再受到固定大小的限制。

jdk1.8以及之后：在堆内存中，逻辑上存在，物理上不存在（元空间使用的是本地内存），如下图：

什么是永久代和元空间？

方法区是一种规范，不同的虚拟机厂商可以基于规范做出不同的实现，永久代和元空间就是出于不同jdk版本的实现。
方法区就像是一个接口，永久代与元空间分别是两个不同的实现类。
只不过永久代是这个接口最初的实现类，后来这个接口一直进行变更，直到最后彻底废弃这个实现类，由新实现类—元空间进行替代。

1.2 堆的内存溢出

使用如下代码：

public class a {
    public static void main(String[] args)  {
        List<String> list=new ArrayList<>();
        String a="hello";
        while (true){
            a=a+a;
            list.add(a);
        }
    }
}

执行以上代码后就会发生堆内存溢出如下图：

Java堆的大小可以通过命令行参数来配置，主要参数包括：

-Xms：设置堆的初始大小。
-Xmx：设置堆的最大大小。

通常，将这两个参数设置为相同的值可以减少堆的动态调整，提高性能。例如：

java -Xms512m -Xmx512m -jar YourApp.jar

这将设置堆的初始大小和最大大小都为512兆字节。

1.3 堆内存诊断

1.3.1 jmap

首先jps找到java运行的进程，然后jmap -heap 进程id就可以查看堆内存了，如下图：

1.3.2 jvisualvm

执行下面的代码：

public class a {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(30000);
        byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 50];
        System.out.println("-------");
       Thread.sleep(30000);
        bytes=null;
        System.out.println("-------");
        Thread.sleep(30000);
    }
}

然后执行jvisualvm会得出如下图：当bytes=null后进行垃圾回收后，内存占用直接减少50M。如下图：