Java的非堆内存与元空间

一、堆与非堆

按照官方的说法：“Java 虚拟机具有一个堆(Heap)，堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。堆是在 Java 虚拟机启动时创建的。”“在JVM中堆之外的内存称为非堆内存(Non-heap memory)”。

二、堆与非堆的监控

我们怎么查看Java进程占用的堆内存有多大，非堆内存有多大呢？

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //申请100M的空间
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024 * 1024* 100);
        //申请100M的空间
        ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocateDirect(1024 * 1024* 100);
        // 获取元空间的初始容量和最大容量等参数
        MemoryUsage nonHeapMemoryUsage = ManagementFactory.getMemoryMXBean().getNonHeapMemoryUsage();
        MemoryUsage heapMemoryUsage = ManagementFactory.getMemoryMXBean().getHeapMemoryUsage();
        System.out.println("NonHeapMemoryUsage Used: " + (nonHeapMemoryUsage.getUsed() / 1024 / 1024) + " MB");
        System.out.println("HeapMemoryUsage Used: " + (heapMemoryUsage.getUsed() / 1024 / 1024) + " MB");
    }
}

对应的输出为：

NonHeapMemoryUsage Used: 4 MB
HeapMemoryUsage Used: 109 MB

总结：通过 ManagementFactory.getMemoryMXBean()就能获得对应的MemoryUsage对象，然后就能获得到对应的占用内存

三、堆内存与非堆内存由哪些内存组成

我们继续深挖一下，堆内存是由哪些内存组成的呢？

1、堆内存

请看下图：

堆内存由两部分组成：一个是新生代，一个是老年代，在这个里面我们经常会听到young gc和full gc。

2、非堆内存

在Java8中，很多人会认为非堆内存就是Metaspace的大小，其实这是一个误解，非堆内存要比Metaspace大，见下图：

2.1、Metaspace

元空间（Metaspace）是Java 8之后引入的一种新的内存区域，用于替代旧版的永久代（Permanent Generation）。元空间的主要作用是存储类的元数据信息，包括类的结构信息、方法信息、字段信息、注解信息、常量池等。

2.2、CodeCache

CodeCache是一块独立于 java 堆之外的内存区域，存放 jit 编译的代码

通过JVM参数-XX:ReservedCodeCacheSize=256M设置Code Cache 的总容量上限。

2.3、Compressed Class Space

在JVM调优中，压缩类空间(Compressed Class space)是一种用来减少JVM内存占用的技术。它的作用是将类元数据信息(例如类名、访问修饰符等)进行压缩，从而减少类加载器所需的内存空间。当JVM堆内存小于32G时，JVM默认会启用CompressedOops（压缩指针）优化，这个优化让对象引用占用32bit，而不是64bit。另外，通过启用UseCompressedClassPointers这个选项，也是默认启用的，将能够把每个对象的类的指针压缩为32bit，当这个选项开启时，类元数据被从Metaspace转移到另一个区域：Compressed class space（压缩类空间）。

3、如何监控

for (java.lang.management.MemoryPoolMXBean pool : ManagementFactory.getMemoryPoolMXBeans()) {
            System.out.println(pool.getName() + "   " + (pool.getUsage().getUsed() / 1024 / 1024) + " MB");
        }

结果：

Code Cache   1 MB
Metaspace   3 MB
Compressed Class Space   0 MB
PS Eden Space   9 MB
PS Survivor Space   0 MB
PS Old Gen   100 MB