Java堆是被所有執行緒共享的一塊記憶體區域，所有物件和陣列都在堆上進行記憶體分配。為了進行高效的垃圾回收，虛擬機器把堆記憶體劃分成新生代、老年代和永久代（1.8中無永久代，使用metaspace實現）三塊區域。

Java把記憶體分成兩種：棧記憶體和堆記憶體。關於堆記憶體和棧記憶體的區別與聯絡。簡單的來講，堆記憶體用於存放由new建立的物件和陣列，在堆中分配的記憶體，由java虛擬機器自動垃圾回收器來管理。而棧記憶體由使用的人向系統申請，申請人進行管理。

堆記憶體初始化

Java中分配堆記憶體是自動初始化的，其入口位於Universe::initialize_heap方法中，相關程式碼如下：

其中UseParallelGC、UseG1GC、UseConcMarkSweepGC都可以通過啟動引數進行設定，整個初始化過程分成三步：
1、初始化GC策略；
2、初始化分代生成器；
3、初始化Java堆管理器；

GC策略初始化

HotSpot的GC策略實現如下：

其中MarkSweepPolicy是基於標記-清除思想的GC策略，如果虛擬機器啟動引數沒有指定GC演算法，則使用預設使用UseSerialGC，以ASConcurrentMarkSweepPolicy策略為例，對GC策略的初始化過程進行分析：

呼叫父類ConcurrentMarkSweepPolicy構造方法，其中initialize_all定義在GenCollectorPolicy中，相關程式碼如下：

initialize_flags

負責對新生代、老年代以及永久代設定的記憶體大小進行調整。

調整永久代

由CollectorPolicy::initialize_flags實現，永久代的初始值預設為4M，最大值為64M，可以通過引數-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize進行重新設定。程式碼如下：

調整新生代

由GenCollectorPolicy::initialize_flags實現：
1、新生代的初始值NewSize預設為1M，最大值需要設定，可以通過引數-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize或-Xmn進行設定；
2、NewRatio為老年代與新生代的大小比值，預設為2；
3、SurvivorRatio為新生代中Eden和Survivor的大小比值，預設為8；

調整老年代

由TwoGenerationCollectorPolicy::initialize_flags實現
1、老年代的初始值OldSize預設為4M，可以通過引數-XX:OldSize進行設定；
2、最大堆大小MaxHeapSize預設為96M，可以通過引數-Xmx進行設定；
3、如果設定的新生代和老年代的記憶體容量大於MaxHeapSize，則重新設定MaxHeapSize；

initialize_size_info

設定新生代、老年代以及永久代的容量，包括初始值、最小值和最大值

設定堆容量

其中InitialHeapSize和Arguments::min_heap_size()可以通過引數-Xms進行設定。
1、設定初始堆容量_initial_heap_byte_size；
2、設定最小堆容量_min_heap_byte_size；
3、設定最大堆容量_max_heap_byte_size；

相關程式碼如下：

設定新生代

1、如果MaxNewSize重新設定過，即設定-Xmn引數，則根據不同情況設定max_new_size；
2、否則通過scale_by_NewRatio_aligned方法根據NewRatio和_max_heap_byte_size重新計算max_new_size值，其中NewRatio預設為2，表示新生代的大小佔整個堆的1/3；

3、如果最大堆_max_heap_byte_size等於最小堆_min_heap_byte_size，則設定新生代的初始值、最小值和最大值為max_new_size，否則執行下一步。

4、如果NewSize重新設定過，即設定了-Xmn引數，則使用NewSize設定_min_gen0_size，否則使用scale_by_NewRatio_aligned方法重新計算新生代最小值和初始值，實現如下：

設定老年代

1、如果引數沒有設定OldSize，則使用min_heap_byte_size() - min_gen0_size()，即最小堆大小和新生代最小值之差設定老年代最小值，初始值類似；
2、否則根據設定的OldSize，通過adjust_gen0_sizes方法重新設定新生代的最小值和初始值；

初始化分代生成器

分代生成器儲存了各個記憶體代的初始值和最大值，新生代和老年代通過GenerationSpec實現，永久代通過PermanentGenerationSpec實現。

GenerationSpec

每個生成器GenerationSpec例項儲存當前分代的GC演算法、記憶體的初始值和最大值。

PermanentGenerationSpec

除了GenerationSpec例項中的資料，如果設定UseSharedSpaces和DumpSharedSpaces，還需要儲存額外的資料。ConcurrentMarkSweepPolicy::initialize_generations方法實現了分代生成器的初始化，實現如下：

初始化Java堆管理器

GenCollectedHeap是整個Java堆的管理器，負責Java物件的記憶體分配和垃圾物件的回收，通過initialize方法進行初始化，相關程式碼如下：

1、通過GC策略的number_of_generations方法獲取分代數量，如果使用ASConcurrentMarkSweepPolicy，預設分代數為2；
2、通過align方法對齊生成器的初始值和最大值；

3、通過allocate為堆申請空間；

4、通過分代生成器的init方法為對應的分代分配記憶體空間；

5、如果當前的GC策略為ConcurrentMarkSweepPolicy，則通過create_cms_collector建立GC執行緒。

到此，JVM堆記憶體的完整分配流程就分析完了。