Java heap size

今天在性能诊断工作中遇到 Java heap size, 下面是它的相关的概念。

1. 什么是Java heap size ?

Java heap size 堆栈大小, 指Java 虚拟机的内存大小。我的理解是：在Java虚拟机中，分配多少内存用于调用对象,函数和数组。因为底层中，函数和数组的调用在计算机中是用堆栈实现的。

解释下什么是堆栈：

堆栈是一种执行“后进先出”算法的数据结构。

设想有一个直径不大、一端开口一端封闭的竹筒。有若干个写有编号的小球，小球的直径比竹筒的直径略小。现在把不同编号的小球放到竹筒里面，可以发现一种规律：先放进去的小球只能后拿出来，反之，后放进去的小球能够先拿出来。所以“先进后出”就是这种结构的特点。

堆栈就是这样一种数据结构。它是在内存中开辟一个存储区域，数据一个一个顺序地存入（也就是“压入——push”）这个区域之中。有一个地址指针总指向最后一个压入堆栈的数据所在的数据单元，存放这个地址指针的寄存器就叫做堆栈指示器。开始放入数据的单元叫做“栈底”。数据一个一个地存入，这个过程叫做“压栈”。在压栈的过程中，每有一个数据压入堆栈，就放在和前一个单元相连的后面一个单元中，堆栈指示器中的地址自动加1。读取这些数据时，按照堆栈指示器中的地址读取数据，堆栈指示器中的地址数自动减 1。这个过程叫做“弹出pop”。如此就实现了后进先出的原则。

（堆：累计在一起的物品，这里指的数据；栈：存放物品的仓库或者入住的房屋，这里指的是存放数据的仓库；数据单位：是数据传输的基本单位，可以看作一个整体，例如小区里面的每一栋楼，我们可以称为1单位，2单位等）。

堆栈是计算机中最常用的一种数据结构，比如函数的调用在计算机中是用堆栈实现的。

堆栈可以用数组存储，也可以用以后会介绍的链表存储。

下面是一个堆栈的结构体定义，包括一个栈顶指针，一个数据项数组。栈顶指针最开始指向-1,然后存入数据时，栈顶指针加1，取出数据后，栈顶指针减1。

#define MAX_SIZE 100

typedef int DATA_TYPE;
struct stack
{
    DATA_TYPE data[MAX_SIZE];
    int top;
};

参考：http://zhidao.baidu.com/link?url=cGirpom46AiPHc_BEojGtGwnUY4WjBrw3LC0yv4t93kvngSlQpmAz11pTMTSkatbBkI16d518sGsG1wCK6cH_a

1. Java heap size设置

Java 虚拟机在启动的时候会自动设置Heap size的值，其初始空间(即-Xms)是物理内存的1/64，最大空间(-Xmx)是物理内存的1/4。但是在实际运行中是不够的，因为需要进行内存扩大。我们可以利用Java 虚拟机提供的-Xms -Xmx等选项可进行设置。

• 以命令行方式运行JAR包时，通过-Xms和-Xmx选项指定应用程序可使用的内存大小。其中，-Xms用于设置程序初始化时内存栈的大小，-Xmx用于设置程序可用的最大内存大小，最大不能超过1024m。例如：

java -jar jarfile.jar -Xms512m -Xmx1024m

• 在Java工程中运行时：
• 右击要运行的文件，在弹出的菜单中选择“Run as --> Run configruation”
• 在弹出的对话框中选择“Arguments”标签，然后在“VM arguments”下面的文本框中输入初始的和最大的Heap size的大小，例如：
  -Xms512m -Xmx1024m

参考：<http://163n.blog.163.com/blog/static/56035552201341831733372/>

1. Java heap size 设置不合理会引发什么问题？

在JVM中如果98％的时间是用于GC且可用的 Heap size 不足2％的时候将抛出此异常信息,java.lang.OutOfMemoryError: Java heap
space

如果Heap Size设置偏小，除了这些异常信息外，还会发现程序的响应速度变慢了。GC占用了更多的时间，而应用分配到的执行时间较少。

Heap size的 -Xms -Xmn 设置不要超出物理内存的大小。否则会提示“Error occurred during initialization of
VM Could not reserve enough space for object heap”。

参考： <http://zhidao.baidu.com/link?url=Fc6QS7RB79Go9yHtX-_iDM-EMZ7qP4rMOKfHlPLkyKuY26v_sf4vhjEpNghXvvwNPkd7Mp30MAlTFRfx9AKP5K>