JVM调优总结（1）：一些概念

原文出处： pengjiaheng

数据类型

Java虚拟机中，数据类型能够分为两类：基本类型和引用类型。基本类型的变量保存原始值，即：他表明的值就是数值自己；而引用类型的变量保存引用值。“引用值”表明了某个对象的引用，而不是对象自己，对象自己存放在这个引用值所表示的地址的位置。

基本类型包括：byte,short,int,long,char,float,double,Boolean,returnAddress

引用类型包括：类类型，接口类型和数组。

堆与栈

堆和栈是程序运行的关键，颇有必要把他们的关系说清楚。

    栈是运行时的单位，而堆是存储的单位。

栈解决程序的运行问题，即程序如何执行，或者说如何处理数据；堆解决的是数据存储的问题，即数据怎么放、放在哪儿。

在Java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应，这点很容易理解，由于不一样的线程执行逻辑有所不一样，所以须要一个独立的线程栈。而堆则是全部线 程共享的。栈由于是运行单位，所以里面存储的信息都是跟当前线程（或程序）相关信息的。包括局部变量、程序运行状态、方法返回值等等；而堆只负责存储对象 信息。

    为何要把堆和栈区分出来呢？栈中不是也能够存储数据吗？

第一，从软件设计的角度看，栈表明了处理逻辑，而堆表明了数据。这样分开，使得处理逻辑更为清晰。分而治之的思想。这种隔离、模块化的思想在软件设计的方方面面都有体现。

第二，堆与栈的分离，使得堆中的内容能够被多个栈共享（也能够理解为多个线程访问同一个对象）。这种共享的收益是不少的。一方面这种共享提供了一种有效的数据交互方式(如：共享内存)，另外一方面，堆中的共享常量和缓存能够被全部栈访问，节省了空间。

第三，栈由于运行时的须要，好比保存系统运行的上下文，须要进行地址段的划分。因为栈只能向上增加，所以就会限制住栈存储内容的能力。而堆不一样，堆中的对象是能够根据须要动态增加的，所以栈和堆的拆分，使得动态增加成为可能，相应栈中只需记录堆中的一个地址便可。

第四，面向对象就是堆和栈的完美结合。其实，面向对象方式的程序与以 前结构化的程序在执行上没有任何区别。可是，面向对象的引入，使得对待问题的思考方式发生了改变，而更接近于天然方式的思考。当咱们把对象拆开，你会发 现，对象的属性其实就是数据，存放在堆中；而对象的行为（方法），就是运行逻辑，放在栈中。咱们在编写对象的时候，其实即编写了数据结构，也编写的处理数 据的逻辑。不得不认可，面向对象的设计，确实很美。

    在Java中，Main函数就是栈的起始点，也是程序的起始点。

程序要运行老是有一个起点的。同C语言同样，java中的Main就是那个起点。不管什么java程序，找到main就找到了程序执行的入口：）

    堆中存什么？栈中存什么？

堆中存的是对象。栈中存的是基本数据类型和堆中对象的引用。一个对象的大小是不可估计的，或者说是能够动态变化的，可是在栈中，一个对象只对应了一个4btye的引用（堆栈分离的好处：））。

为何不把基本类型放堆中呢？由于其占用的空间通常是1~8个字节——须要空间比较少，并且由于是基本类型，因此不会出现动态增加的状况——长度固 定，所以栈中存储就够了，若是把他存在堆中是没有什么意义的（还会浪费空间，后面说明）。能够这么说，基本类型和对象的引用都是存放在栈中，并且都是几个 字节的一个数，所以在程序运行时，他们的处理方式是统一的。可是基本类型、对象引用和对象自己就有所区别了，由于一个是栈中的数据一个是堆中的数据。最常 见的一个问题就是，Java中参数传递时的问题。

    Java中的参数传递时传值呢？仍是传引用？

要说明这个问题，先要明确两点：

1. 不要试图与C进行类比，Java中没有指针的概念

2. 程序运行永远都是在栈中进行的，于是参数传递时，只存在传递基本类型和对象引用的问题。不会直接传对象自己。

明确以上两点后。Java在方法调用传递参数时，由于没有指针，因此它都是进行传值调用（这点能够参考C的传值调用）。所以，不少书里面都说Java是进行传值调用，这点没有问题，并且也简化的C中复杂性。

可是传引用的错觉是如何形成的呢？在运行栈中，基本类型和引用的处理是同样的，都是传值， 因此，若是是传引用的方法调用，也同时能够理解为“传引用值”的传值调用，即引用的处理跟基本类型是彻底同样的。可是当进入被调用方法时，被传递的这个引 用的值，被程序解释（或者查找）到堆中的对象，这个时候才对应到真正的对象。若是此时进行修改，修改的是引用对应的对象，而不是引用自己，即：修改的是堆 中的数据。因此这个修改是能够保持的了。

对象，从某种意义上说，是由基本类型组成的。能够把一个对象看做为一棵树，对象的属性若是仍是对象，则仍是一颗树（即非叶子节点），基本类型则为树的叶子节点。程序参数传递时，被传递的值自己都是不能进行修改的，可是，若是这个值是一个非叶子节点（即一个对象引用），则能够修改这个节点下面的全部内容。

堆和栈中，栈是程序运行最根本的东西。程序运行能够没有堆，可是不能没有栈。而堆是为栈进行数据存储服务，说白了堆就是一块共享的内存。不过，正是由于堆和栈的分离的思想，才使得Java的垃圾回收成为可能。

Java中，栈的大小经过-Xss来设置，当栈中存储数据比较多时，须要适当调大这个值，不然会出现java.lang.StackOverflowError异常。常见的出现这个异常的是没法返回的递归，由于此时栈中保存的信息都是方法返回的记录点。

Java对象的大小

基本数据的类型的大小是固定的，这里就很少说了。对于非基本类型的Java对象，其大小就值得商榷。

在Java中，一个空Object对象的大小是8byte，这个大小只是保存堆中一个没有任何属性的对象的大小。看下面语句：

1	Object ob =newObject();

这样在程序中完成了一个Java对象的生命，可是它所占的空间为：4byte+8byte。4byte是上面部分所说的Java栈中保存引用的所须要的空间。而那8byte则是Java堆中对象的信息。由于全部的Java非基本类型的对象都须要默认继承Object对象，所以不论什么样的Java对象，其大小都必须是大于8byte。

有了Object对象的大小，咱们就能够计算其余对象的大小了。

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Class NewObject {     intcount;     booleanflag;     Object ob; }

其大小为：空对象大小(8byte)+int大小(4byte)+Boolean大小(1byte)+空Object引用的大小 (4byte)=17byte。可是由于Java在对对象内存分配时都是以8的整数倍来分，所以大于17byte的最接近8的整数倍的是24，所以此对象 的大小为24byte。

这里须要注意一下基本类型的包装类型的大小。由于这种包装类型已经成为对象了，所以须要把他们做为对象来看待。包装类型的大小至少是12byte（声明一个空Object至少须要的空间），并且12byte没有包含任何有效信息，同时，由于Java对象大小是8的整数倍，所以一个基本类型包装类的大小至少是16byte。这个内存占用是很恐怖的，它是使用基本类型的N倍（N>2），有些类型的内存占用更是夸张（随便想下就知道了）。所以，可能的话应尽可能少使用包装类。在JDK5.0之后，由于加入了自动类型装换，所以，Java虚拟机会在存储方面进行相应的优化。

引用类型

对象引用类型分为强引用、软引用、弱引用和虚引用。

强引用:就是咱们通常声明对象是时虚拟机生成的引用，强引用环境下，垃圾回收时须要严格判断当前对象是否被强引用，若是被强引用，则不会被垃圾回收

软引用:软引用通常被作为缓存来 使用。与强引用的区别是，软引用在垃圾回收时，虚拟机会根据当前系统的剩余内存来决定是否对软引用进行回收。若是剩余内存比较紧张，则虚拟机会回收软引用 所引用的空间；若是剩余内存相对富裕，则不会进行回收。换句话说，虚拟机在发生OutOfMemory时，确定是没有软引用存在的。

弱引用:弱引用与软引用相似，都是做为缓存来使用。但与软引用不一样，弱引用在进行垃圾回收时，是必定会被回收掉的，所以其生命周期只存在于一个垃圾回收周期内。

强引用不用说，咱们系统通常在使用时都是用的强引用。而“软引用”和“弱引用”比较少见。他们通常被做为缓存使用，并且通常是在内存大小比较受限的 状况下作为缓存。由于若是内存足够大的话，能够直接使用强引用做为缓存便可，同时可控性更高。于是，他们常见的是被使用在桌面应用系统的缓存。