JVM 內存分配與 GC 全景圖：分代模型、參數調優、溢出排查與四大收集器選型

分代假設與內存結構

核心假設：絕大多數對象朝生夕死（適合新生代複製算法），少數對象存活久（適合老年代標記整理）。

JVM Heap
├── Young Generation (新生代)
│   ├── Eden Space (伊甸區)          ← 新對象優先分配
│   ├── Survivor 0 (From)            ← Minor GC 存活對象
│   └── Survivor 1 (To)              ← 輪換角色，保證一個始終為空
└── Old Generation (老年代)           ← 多次 Minor GC 存活晋升
    └── (Tenured Space)
Metaspace (元空間, 非堆)              ← 類元數據、常量池、方法表 (JDK 8+ 替代 PermGen)

對象分配與晋升流程

1. 優先 Eden：新對象在 Eden 分配（TLAB 線程本地緩衝加速）。
2. Minor GC 觸發：Eden 滿 → STW，存活對象複製到 Survivor (From)。
3. Survivor 輪換：下次 Minor GC，From + Eden 存活對象複製到 To，清空 From/Edens，角色互換。
4. 晋升老年代：對象年齡達到 -XX:MaxTenuringThreshold (默認 15) 或 Survivor 放不下 → 直接進老年代。
5. 大對象直入老年代：-XX:PretenureSizeThreshold 超過閾值繞過新生代。
6. Full GC 觸發：老年代滿、Metaspace 滿、System.gc()、動態策略調整。

關鍵 JVM 參數速查

四大 GC 收集器對比 (JDK 7/8 視角)

常見 OOM 場景與排查

1. Java Heap Space：老年代/新生代滿。
   → jmap -histo:live pid 統計對象、jhat/MAT 分析堆快照、檢查大對象/集合泄漏。
2. Metaspace / PermGen：類加載過多 (動態代理、JSP 編譯、熱部署)。
   → 增大 MaxMetaspaceSize、檢查類加載器泄漏、-XX:+CMSClassUnloadingEnabled (CMS)。
3. Direct Buffer Memory：NIO 直接內存/Netty/堆外緩存。
   → -XX:MaxDirectMemorySize 限制、排查 ByteBuffer.allocateDirect 未釋放。
4. Unable to create native thread：線程過多/棧太大。
   → 減小 -Xss、優化線程池、檢查系統 ulimit -u/pid_max。

GC 日志分析模板

-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:/var/log/gc-%t.log

關注指標：Young GC 頻率/耗時、Old GC 間隔/耗時、堆佔用率趨勢、晋升速率。健康系統：Young GC < 50ms、Old GC < 200ms、老年代佔用 < 70%、晋升率穩定。

調優口訣

「堆大小固定、新生代足夠、Survivor 能裝下存活集、避免大對象、選對收集器、日志必存、OOM 快照、壓測驗證」