當我開始學習Java編程時，我不知道什麼是堆內存或堆空間，我甚至不知道當對象創建時，它們被放在了哪裡。當我開始正式寫一些程序後，我會經常遇到java.lang.outOfMemoryError的報錯，之後我才開始關注什麼是堆內存或者說堆空間(heap space)。對大多數程序員都經歷過這樣的過程，因為學習一種語言是非常容易來的，但是學習基礎是非常難的，因為沒有什麼特定的流程讓你學習編程的每個基礎，使你發覺編程的秘訣。對於程序員來說，知道堆空間，設置堆空間，處理堆空間的outOfMemoryError錯誤，分析heap dump是非常重要的。這個關於Java堆的教程是給我剛開始學編程的兄弟看的。如果你知道這個基礎知識或者知道底層發生了什麼，當然可能幫助不是那麼大。除非你知道了對象被創建在堆中，否則你不會意識到OutOfMemoryError是發生在堆空間中的。我盡可能的將我所知道的所有關於堆的知識都寫下來了，也希望你們能夠盡可能多的貢獻和分享你的知識，以便可以讓其他人也受益。
Java中的堆空間是什麼？
當Java程序開始運行時，JVM會從操作系統獲取一些內存。JVM使用這些內存，這些內存的一部分就是堆內存。堆內存通常在存儲地址的底層，向上排列。當一個對象通過new關鍵字或通過其他方式創建後，對象從堆中獲得內存。當對象不再使用了，被當做垃圾回收掉後，這些內存又重新回到堆內存中。要學習垃圾回收，請閱讀”Java中垃圾回收的工作原理”。
如何增加Java堆空間
在大多數32位機、Sun的JVM上，Java的堆空間默認的大小為128MB，但也有例外，例如在32未Solaris操作系統(SPARC平台版本)上，默認的最大堆空間和起始堆空間大小為 -Xms=3670K 和 -Xmx=64M。對於64位操作系統，一般堆空間大小增加約30%。但你使用Java 1.5的throughput垃圾回收器，默認最大的堆大小為物理內存的四分之一，而起始堆大小為物理內存的十六分之一。要想知道默認的堆大小的方法，可以用默認的設置參數打開一個程序，使用JConsole(JDK 1.5之後都支持)來查看，在VM Summary頁面可以看到最大的堆大小。
用這種方法你可以根據你的程序的需要來改變堆內存大小，我強烈建議采用這種方法而不是默認值。如果你的程序很大，有很多對象需要被創建的話，你可以用-Xms and -Xmx這兩個參數來改變堆內存的大小。Xms表示起始的堆內存大小，Xmx表示最大的堆內存的大小。另外有一個參數 -Xmn，它表示new generation（後面會提到）的大小。有一件事你需要注意，你不能任意改變堆內存的大小，你只能在啟動JVM時設定它。
堆和垃圾回收
我們知道對象創建在堆內存中，垃圾回收這樣一個進程，它將已死對象清除出堆空間，並將這些內存再還給堆。為了給垃圾回收器使用，堆主要分成三個區域，分別叫作New Generation，Old Generation或叫Tenured Generation，以及Perm space。New Generation是用來存放新建的對象的空間，在對象新建的時候被使用。如果長時間還使用的話，它們會被垃圾回收器移動到Old Generation(或叫Tenured Generation)。Perm space是JVM存放Meta數據的地方，例如類，方法，字符串池和類級別的詳細信息。你可以查看“Java中垃圾回收的工作原理”來獲得更多關於堆和垃圾回收的信息。
Java堆中的OutOfMemoryError錯誤
當JVM啟動時，使用了-Xms 參數設置的對內存。當程序繼續進行，創建更多對象，JVM開始擴大堆內存以容納更多對象。JVM也會使用垃圾回收器來回收內存。當快達到-Xmx設置的最大堆內存時，如果沒有更多的內存可被分配給新對象的話，JVM就會拋出java.lang.outofmemoryerror，你的程序就會當掉。在拋出 OutOfMemoryError之前，JVM會嘗試著用垃圾回收器來釋放足夠的空間，但是發現仍舊沒有足夠的空間時，就會拋出這個錯誤。為了解決這個問題，你需要清楚你的程序對象的信息，例如，你創建了哪些對象，哪些對象占用了多少空間等等。你可以使用profiler或者堆分析器來處理 OutOfMemoryError錯誤。”java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space”表示堆沒有足夠的空間了，不能繼續擴大了。”Java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”表示permanent generation已經裝滿了，你的程序不能再裝在類或者再分配一個字符串了。
Java Heap dump
Heap dump是在某一時間對Java堆內存的快照。它對於分析堆內存或處理內存洩露和Java.lang.outofmemoryerror錯誤是非常有用的。在JDK中有一些工具可以幫你獲取heap dump，也有一些堆分析工具來幫你分析heap dump。你可以用“jmap”來獲取heap dump，它幫你創建heap dump文件，然後，你可以用“jhat”（堆分析工具）來分析這些heap dump。
Java堆內存(heap memory)的十個要點
1. Java堆內存是操作系統分配給JVM的內存的一部分。
2. 當我們創建對象時，它們存儲在Java堆內存中。
3. 為了便於垃圾回收，Java堆空間分成三個區域，分別叫作New Generation, Old Generation或叫作Tenured Generation，還有Perm Space。
4. 你可以通過用JVM的命令行選項 -Xms, -Xmx, -Xmn來調整Java堆空間的大小。不要忘了在大小後面加上”M”或者”G”來表示單位。舉個例子，你可以用 -Xmx256m來設置堆內存最大的大小為256MB。
5. 你可以用JConsole或者 Runtime.maxMemory(), Runtime.totalMemory(), Runtime.freeMemory()來查看Java中堆內存的大小。
6. 你可以使用命令“jmap”來獲得heap dump，用“jhat”來分析heap dump。
7. Java堆空間不同於棧空間，棧空間是用來儲存調用棧和局部變量的。
8. Java垃圾回收器是用來將死掉的對象(不再使用的對象)所占用的內存回收回來，再釋放到Java堆空間中。
9. 當你遇到java.lang.outOfMemoryError時，不要緊張，有時候僅僅增加堆空間就可以了，但如果經常出現的話，就要看看Java程序中是不是存在內存洩露了。
10. 請使用Profiler和Heap dump分析工具來查看Java堆空間，可以查看給每個對象分配了多少內存。
