Java进程内存总览

本文以jdk8为例进行Java进程内存说明，与其他jdk版本存在一些差异。

Java进程内存分为jvm管理内存和非jvm管理内存。jvm管理内存又分为堆内存和非堆内存。

JVM管理内存

堆内存

堆内存会分为年轻代和老年代，年轻代又会分为Eden区、Survivor0区（S0）、Survivor1区（S1）。

最大堆内存通过 -Xmx 限制，初始堆内存通过 -Xms 配置，年轻代通过 -Xmn 限制，老年代=Xmx - Xmn。

如果Xmn不设置，则通过 -XX:NewRatio来计算，NewRatio默认是2，不允许小于1。

NewRatio=老年代/年轻代，如果NewRatio=2，则表示老年代是年轻代的2倍，即年轻代占Xmx的1/3。

Eden、S0、S1的大小则通过 -XX:SurvivorRatio参数来控制

Eden : S0 = SurvivorRatio

Eden = Xmn / (SurvivorRatio + 2) * SurvivorRatio
S0 = S1 = Eden / SurvivorRatio =  Xmn / (SurvivorRatio + 2)

非堆内存

非堆内存主要有线程的内存、元空间、CompressedClassSpace、CodeCache和DirectByteBuffer申请的堆外内存。

线程的内存

线程数量 * Xss 就可以知道线程占用的内存大小，Xss默认是1M。

如果不确定Xss值是多少，可以执行jinfo -flag ThreadStackSize <pid>

元空间

元空间默认最大值是机器最大内存，可以通过 -XX:MaxMetaspaceSize 参数修改。元空间包含类结构、方法与字节码、类字段描述、常量池等。

CompressedClassSpace

这块内存是在开启压缩类指针的情况下，类结构使用的内存空间。
可以通过 -XX:CompressedClassSpaceSize配置CompressedClassSpace的内存最大值，CompressedClassSpace默认值是1G，大小范围是：1M~3G。

在开启压缩类指针的情况下（堆内存不超过32G的时候，默认开启），Metaspace是包含CompressedClassSpace的，CompressedClassSpace大小和MaxMetaspaceSize大小有关系。

如下图，图中的Klass就是CompressedClassSpace

由于Metaspace包含CompressedClassSpace，所以当CompressedClassSpaceSize>=MaxMetaspaceSize时，CompressedClassSpaceSize需要用下面公式重新计算，InitialBootClassLoaderMetaspaceSize默认是4M

CompressedClassSpaceSize = 
     MaxMetaspaceSize - 2*InitialBootClassLoaderMetaspaceSize

不开启压缩类指针的情况下，CompressedClassSpace独立于Metaspace 。

用 jcmd <pid> GC.heap_info 命令看下区别：

Metaspace包含CompressedClassSpace：

Metaspace不包含CompressedClassSpace，Metaspace里看不到class space：

CodeCache

JVM会将字节码编译为本地机器码，使用CodeCache来保存。CodeCache默认最大是240M，可以通过 -XX:ReservedCodeCacheSize 参数修改最大值。

DirectByteBuffer

NIO的DirectByteBuffer API申请的内存。

通过 -XX:MaxDirectMemorySize参数限制这块内存大小

非JVM管理内存

非jvm管理的内存则是由java进程申请，但是不在jvm监控的内存，通过jmap分析不到的内存。比如，PageCache、Zip工具使用的内存。

虽然DirectByteBuffer申请的内存不能直接分析到，但是可以通过堆内DirectByteBuffer对象分析到这块内存，也可以限制这块内存的最大值，所以DirectByteBuffer不属于这个范畴。

参考资料

《聊聊jvm的CompressedClassSpace》[https://cloud.tencent.com/developer/article/1408827]

《What is Compressed Class Space?》[https://stuefe.de/posts/metaspace/what-is-compressed-class-space/]

《is-compressedclassspacesize-area-contains-maxmetaspacesize-area》[https://stackoverflow.com/questions/54250638/is-compressedclassspacesize-area-contains-maxmetaspacesize-area]