【深入理解Java原理】 JVM 内存区域

Java 内存区域分成,堆,方法区,虚拟机栈,本地方法栈,程序计数器 (直接内存不是JVM内存的一部分但是有时候会导致OutOFMemory)

主要知识点

程序计数器:

作用:当前线程所执行的字节码的行号指示器, 字节码解释器通过改变基数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令 分支,循环,跳转,异常处理都通过计数器来完成

Java多线程:

Java虚拟机多线程是通过线程轮流切换并分配出来器执行的方式来实现的,在任何一个时刻,一个处理器只会执行一条线程中的指令,为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每个线程都需要有一个独立的程序计数器。

Java虚拟机栈:

虚拟机栈的生命周期与线程相同, 每个Java方法执行的时候会创建一个栈帧用这个栈帧来存储局部变量表,操作栈,动态链接方法出口等信息,每个方法被调用直到执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈从入栈道出栈的过程。

而虚拟机栈中局部变量表部分,存放了编译期可知的各种基本数据类型,对象引用等, 局部变量表部分所需要的内存空间在编译期完成分配。

虚拟机栈可能有两种异常:

StackOverflowError 异常,如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError

上面这个情况递归的话可能会出现,下面给出一个StackOverFlowError的例子:

public class TestStackDeep {
    private int count = 0;

    public void testAdd() {
        count++;
        testAdd();
    }

    public void test() {
        try {
            testAdd();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println(e);
            System.out.println("栈深度:" + count);
        }
    }

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        new TestStackDeep().test();
    }
}

OutOfMemoryError异常:当扩展时候无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

上述异常一般是局部变量申请太多导致,看一个例子:

public class TestOutOfMemory {

    public void test(){
        int count = 0;
        List<Object> list = new ArrayList<Object>();
        try {
            while (true) {
                list.add(new Object());
                count++;
            }
        } catch (Throwable e) {
          System.out.print(e);
//          System.out.print("count: "+count+ "new Object().size"+SizeOfObject.sizeOf(list));
        }
    }


    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        new TestOutOfMemory().test();
    }

}

本地方法栈(Native Method Stack )

本地方法栈与虚拟机栈很相似,虚拟机栈是执行Java方法的服务,本地方法是执行 Native 方法的服务,(Native方法是Java调用非Java代码的接口),也会存在

StackOverflowError和outOfMemoryError异常。

Java 堆:

Java堆是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建,内存区域存放的是 对象实例

Java堆是 垃圾收集器的主要管理区域,因此也被称为是GC堆 , Java堆还可以细分 新生代,老年代, Eden空间,From Survivor空间和 To Survivor空间等。

针对以上解析:

堆大小= 新生代+ 老年代 可以通过配置 -Xms 与-Xmx配置

新生代 老年代默认是 1:2 可以通过调节–XX:NewRatio 配置

新生代有分成一个Eden和连个Survivor,Survivor又分成两个区域 from 和to ,Eden 和Survivor比例是 8:1:1

from = to = 1/10 的新生代空间大小

无论什么时候都有一个Survivor是空闲的,也就是说新生代可以用的内存也就90%

GC 有分MinorGC 和Full GC(Major GC) :

MinorGC 发生在新生代的 垃圾收集动作, 采用的是复制算法,当一个对象被判定为死亡的时候,GC会回收这部分对象的内存空间,新生代是GC收集垃圾的频繁区域。

对象在Eden出生后,经过一侧Minor GC ,并且能够被另外一块Survivor容纳,对象会从from区域转移到to 区域,熬过一次次Minor GC 年龄会加1

当达到15岁之后, 可以用-XX:MaxTenuringThreshold 设置进入老年区, 这些对象会形成老年代

Full GC 发生在 老年代 是采用的是 标记-清除算法

查看下JVM相关的参数设置, 看个实例

public class FullGc {

    /**
     * @param args
     */
    static  String str0 = "0123456789";
    static String str1 ="0123456789";
    public static void main(String[] args) {
      /*
       * 方法区是存放在永久区的
       */
//      System.out.println(str1.substring(5));
        Object obj = new Object();
        System.gc();
        System.out.println();
        obj = new Object();
        obj = new Object();
        System.gc();
        System.out.println();
    }

}

点击你的程序 右键 配置runconfigure

配置JVM参数

-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
按照参数的顺序分别输出GC的简要信息,GC的详细信息、GC的时间信息及GC造成的应用暂停的时间。
-XX:+PrintGCDetails

查看下运行结果:

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 2621K->648K(76288K)] 2621K->656K(251392K), 0.0010404 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.02 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 648K->0K(76288K)] [ParOldGen: 8K->563K(175104K)] 656K->563K(251392K), [Metaspace: 2665K->2665K(1056768K)], 0.0040308 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 1310K->64K(76288K)] 1873K->627K(251392K), 0.0002342 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 64K->0K(76288K)] [ParOldGen: 563K->562K(175104K)] 627K->562K(251392K), [Metaspace: 2666K->2666K(1056768K)], 0.0037419 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 

Heap
 PSYoungGen      total 76288K, used 1311K [0x000000076b200000, 0x0000000770700000, 0x00000007c0000000)
  eden space 65536K, 2% used [0x000000076b200000,0x000000076b347c88,0x000000076f200000)
  from space 10752K, 0% used [0x000000076fc80000,0x000000076fc80000,0x0000000770700000)
  to   space 10752K, 0% used [0x000000076f200000,0x000000076f200000,0x000000076fc80000)
 ParOldGen       total 175104K, used 562K [0x00000006c1600000, 0x00000006cc100000, 0x000000076b200000)
  object space 175104K, 0% used [0x00000006c1600000,0x00000006c168c9d8,0x00000006cc100000)
 Metaspace       used 2673K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 288K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

FULL GC:

方法区

方法区和Java堆一样,是各个线程共享的内存区域, 存放 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数据,很多人把方法区称为 永久代(permanet Gerneration),垃圾回收在方法区较少出现,主要针对常量池的回收 与对类型的卸载。

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分, calss除了类的版本,字段,方法,接口,还有一些常量池,存放编译期产生的各种字面量和符号引用,这部分内容,类加载后存放在运行时常量池。

经常使用工具的Jconsole和JVisualVM使用:

使用页面

Java工具使用

jmap -heap 572

本文分享自微信公众号 - 程序员开发者社区(gh_016ffe40d550)

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2019-08-20

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