JVM内存结构

时间 2019-11-26

标签 jvm 内存结构栏目 Java 繁體版

原文原文链接

1、为何要了解JVM内存管理机制

JVM自动的管理内存的分配与回收，这会在不知不觉中浪费不少内存，致使JVM花费不少时间去进行垃圾回收（GC）
内存泄露，致使JVM内存最终不够用

2、认识JVM基本结构

线程私有：html

　　一、程序计数器：前端

　　程序计数器是一个较小的内存空间，它能够被当作当前线程所执行的字节码的行号指示器。程序计算器保证了线程切换后能恢复到正确的执行位置。若是线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；若是正在执行的是Natvie方法，这个计数器值则为空（Undefined）。在这里，程序计数器是惟一一个在Java虚拟机规范中没有规定OutOfMemoryError状况的区域。java

　　二、Java栈（全称是java虚拟机栈）：数组

　　虚拟机栈栈描述的是Java方法执行的内存模型，每一个方法在执行的同时都会建立一个栈帧，用于存储局部变量表、操做数栈，动态连接、方法出口等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈出栈的过程。服务器

局部变量表：在变量槽中保存方法的参数和变量（即各类基本数据类型、对象引用类型），每一个变量槽 4 个字节占 32 位，能够是基本数据类型也能够是对象引用。局部变量表大小在编译时就已经肯定，long 和 double 类型数据会占 2 个变量槽，其他的只占用 1 个数据结构

　　操做数栈：在执行指令的时候用于数据的存取，其大小也是在编译时就已经肯定jvm

　　动态连接：每一个栈帧都有它在运行时常量池中所属方法的引用，在运行时会转换为直接引用jsp

　　返回地址：当一个方法开始执行后，有两种方式能够退出这个方法：一是执行引擎遇到返回的字节码指令；另外一种是在方法执行中出现了异常而且没有在此方法中处理，这种退出不会返回给上层调用者任何值。不管如何退出，都须要继续执行上层方法。在方法退出时可能的执行操做有：把返回值（若是有）压入上层方法的栈帧的操做数栈中，调整 PC 寄存器指向方法调用指令的后一条指令。ui

调节参数lua

-Xss：设置栈的大小，一般设置为1m就好
```
<jvm-arg>-Xss1m</jvm-arg>
```

在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：若是线程请求的栈深度大于虚拟机所容许的深度，将抛出StackOverflowError异常；若是虚拟机栈能够动态扩展（当前大部分的Java虚拟机均可动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也容许固定长度的虚拟机栈），当扩展时没法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

　　三、本地方法方法栈：

　　本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的做用是很是类似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并无强制规定，所以具体的虚拟机能够自由实现它。甚至有的虚拟机（譬如Sun HotSpot虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈同样，本地方法栈区域也会抛StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

线程共享：

　　一、Java堆：

　　Java堆是被全部线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时建立

　　Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，所以不少时候也被称作“GC堆”。

　　Java堆能够处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的便可，就像咱们的磁盘空间同样。在实现时，既能够实现成固定大小的，也能够是可扩展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的（经过-Xmx和-Xms控制）。

存放内容
- 对象实例（类中的实例变量会随着对象实例的建立一块儿分配在堆中，固然如果基本数据类型的话，会随着对象的建立直接压入操做数栈）
- 数组值
使用实例
- 全部经过new建立的对象都在这块儿内存分配，具体分配到年轻代仍是年老代须要根据配置参数而定（新建对象直接分配到年老代有两种状况，看下边）
调节参数
- -Xmx：最大堆内存，默认为物理内存的1/4但小于1G
- -Xms：最小堆内存，默认为物理内存的1/64但小于1G
- -XX:MinHeapFreeRatio，默认当空余堆内存小于最小堆内存的40%时，堆内存增大到-Xmx
- -XX:MaxHeapFreeRatio，当空余堆内存大于最大堆内存的70%时，堆内存减少到-Xms
注意点

在实际使用中，-Xmx与-Xms配置成相等的，这样，堆内存就不会频繁的进行调整了

抛出错误
- OutOfMemoryError：在堆中没有内存完成实例分配（关于实例内存的分配，以后再说），此时堆内存已达到最大没法扩展时。
堆内存划分

- 新生代
  - 组成：Eden+From（S0）+To（S1）
  - -Xmn：整个新生代的大小
  - -XX:SurvivorRatio：调整Eden:From(To)的比率，默认为8:1
- 年老代
  - 新建对象直接分配到年老代，两种状况
    - 大对象：-XX:PretenureSizeThreshold（单位：字节）参数来指定大对象的标准，在Parallel Scavenge GC下可能无效
    - 大数组：数组中的元素没有引用任何外部的对象
总结
- 企业开发中，-Xmx==-Xms
- 一般，-Xmx设置为2048m就没问题了，固然还要根据本身的程序去预估，并在运行过程当中去调整，这里以在Resin服务器中配置为例
- ```
            <jvm-arg>-Xms2048m</jvm-arg>
            <jvm-arg>-Xmx2048m</jvm-arg>
            <jvm-arg>-Xmn512m</jvm-arg>
            <jvm-arg>-XX:SurvivorRatio=8</jvm-arg>
            <jvm-arg>-XX:MaxTenuringThreshold=15</jvm-arg>        
```
  能够看到，-Xms==-Xmx==2048m，年轻代大小-Xmn==512m，这样，年老代大小就是2048-512==1536m，这个比率值得记住，在企业开发中，年轻代:年老代==1:3，而此时，咱们配置的-XX:MaxTenuringThreshold=15（这也是默认值），年轻代对象通过15次的复制后进入到年老代（关于这一点，在以后的GC机制中会说），
- -XX:MaxTenuringThreshold与-XX:PretenureSizeThreshold不同，不要看错

　　二、方法区：

　　方法区（Method Area）与Java堆同样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，可是它却有一个别名叫作Non-Heap（非堆），目的应该是与Java堆区分开来。

存放内容（类的信息、类static属性、方法、常量池）
- 已经加载的类的信息（名称、修饰符等）
- 类中的static变量
- 类中的field信息
- 类中定义为final常量
- 类中的方法信息
- 运行时常量池：编译器生成的各类字面量和符号引用（编译期）存储在class文件的常量池中，这部份内容会在类加载以后进入运行时常量池

　　　　　运行时常量池是方法区一个很是重要的区域，简称 RCP。首先咱们要知道在字节码文件中，除了有类的字段、方法等信息描述外，还有常量池信息。常量池用来保存常量（字符串常量和 final 常量）与符号引用，这部份内容在被类加载后，会储存到方法区中的 RCP 中，能够说 RCP 是类中的常量池在运行时的表示形式。另外运行时产生的常量也能够被放入常量池中，好比 String 的 intern() 方法，当常量池扩展时没法申请到内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。

使用实例：反射，在程序中经过Class对象调用getName等方法获取信息数据时，这些信息数据来源于方法区。
调节参数
- -XX:PermSize：指定方法区的最小值，默认为16M
- -XX:MaxPermSize：指定方法区的最大值，默认为64M
所抛错误
- 方法区域要使用的内存超过了其容许的大小时，抛出OutOfMemoryError
内存回收的主要目标
- 对类的卸载（这也是为何不少企业使用velocity等模板引擎作前端而不是使用jsp的缘由之一）
- 针对常量池的回收
总结
- 通常而言，在企业开发中，-XX:PermSize==-XX:MaxPermSize
- 一般，这个大小设置为256M就没问题了，固然还要根据本身的程序去预估，并在运行过程当中去调整，这里以在Resin服务器中配置为例
- ```
 <jvm-arg>-XX:PermSize=256M</jvm-arg>
 <jvm-arg>-XX:MaxPermSize=256M</jvm-arg>
```
- 类中的static变量会在方法区分配内存，可是类中的实例变量不会（类中的实例变量会随着对象实例的建立一块儿分配在堆中，固然如果基本数据类型的话，会随着对象的建立直接压入操做数栈）
- 关于方法区的存放内容，能够这样去想全部的经过Class对象能够反射获取的都是从方法区获取的（包括Class对象也是方法区的，Class是该类下全部其余信息的访问入口）

注意：常量池在jdk1.6在方法区；在jdk1.7在堆

附：元数据区

调节参数：-XX:MaxMetaspaceSize，若是不指定大小，极限状况下可能耗尽系统全部内存
元数据区是堆外的一块直接内存

备注: 部份内容转自 https://blog.csdn.net/luanlouis/article/details/40043991 http://www.cnblogs.com/java-zhao/p/5179836.html