JVM学习笔记Java内存模型讲解Word文档下载推荐.docx
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线程私有,生命周期与线程相同。
虚拟机栈描述的Java方法执行的内存模型:
每个方法在执行的同时,都会创建一个栈帧(StackFrame),用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、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到出栈的过程。
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型(boolean,byte,char,short,int,float,long,double),对象引用(reference类型,它不等同于对象本身,可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能是一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置)和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)
其中64位长度的long,double类型的数据会占用2个局部变量空间(slot),其余的数据类型只占用1个。
局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的,这个方法在运行期间不会改变局部变量表的大小。
在Java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常情况:
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异常;
如果虚拟机栈可以动态扩展(当前大部分JVM都可以动态扩展,只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈),如果扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常
1.3本地方法栈
本地方法栈(NativeMethodStack),与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的,它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行的Java方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。
有的虚拟机(如:
SunHotSpot)直接将本地方法栈和Java虚拟机展合二为一。
与Java虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
1.4Java堆
Java堆(JavaHeap)
对大多数应用来说,JavaHeap是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。
JavaHeap是被所有线程共享的一块区域,在虚拟机启动时创建。
此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配。
Java虚拟机规范描述的是:
所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。
(Theheapistheruntimedataareafromwhichmemoryforallclassinstancesandarraysisallocated)。
但,随着JTI编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟,栈上分配、标量替换优化技术导致一些微妙的变化,使其变得不那么绝对了。
JavaHeap是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也被称作为“GC”堆(GarbageCollectedHeap)。
从内存回收的角度来看,由于现在收集器基本都采用分代收集算法,所以Java堆中还可以细分为:
新生代和老年代;
再细分:
Eden空间,FromSurvivor空间,ToSurvivor空间等。
(详见后面GC部分)
从内存分配的角度来看,线程共享的Javaheap中可能划分出多个线程私有的分配缓存区(ThreadLocalAllocationBuffer,TLAB)。
无论如何划分,都与存放内容无关,无论哪个区域,存储的都仍然是对象实例,进一步划分的目的是为了更好的回收内存,或者更快的分配内存。
根据Java虚拟机规范的规定,JavaHeap可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可。
在实现时,Javaheap可以实现成固定大小,也可以扩展的。
当前主流了的JVM都是可扩展的(通过-Xmx和-Xms控制)
如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError异常。
1.5方法区
方法区(MethodArea),与Javaheap一样是各个线程共享的内存区域。
用于存储已被JVM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,但是却有一个别名:
No-Heap(非堆),目的是与Java堆区分。
HotSpot虚拟机上的开发人员,习惯上把方法区成为“永久代”(PermanentGeneration),其实两者不等价。
这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。
根据Java虚拟机规范的规定:
当方法区无法满足内存分配的需求时,将会抛出OutOfMemoryError异常。
1.6运行时常量池
运行时常量池(RuntimeConstantPool)是方法区的一部分。
Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是:
常量池(ConstantPoolTable),用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是:
具备动态性。
Java并不需要常量一定只有在编译期才能产生,也就是并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池,运行期间也能将新的常量放入池中,这种特征被开发人员利用的比较多的就是String类的intern()方法。
当常量池无法再申请到内存时,会抛出OutOfMemoryError异常。
1.7直接内存
直接内存(DirectMemory),并不是JVM运行时数据区的一部分,也不是虚拟机规范中定义的内存区域。
但是这部分内存也被频繁使用,而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。
在jdk1.4中心加入了NIO类,引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的I/O方式,它可以使用Native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。
这样能在一些场景中显著提高性能,因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
附:
JVM内存参数
-Xmx指定JVM的最大heap大小,e.g.:
-Xmx256M
-Xms指定JVM的最小heap大小,高并发应用,建议和-Xmx一样,防止因为内存收缩/突然增大带来的性能影响
-Xmn指定JVM中NewGeneration的大小。
这个参数很影响性能,如果你的程序需要比较多的临时内存,建议设置到512M,如果用的少,尽量降低这个数值,一般来说128/256足矣
-XX:
PermSize=指定JVM中PermGeneration的最小值,如:
PermSize=32M。
其实就是方法区。
MaxPermSize=指定PermGeneration的最大值
-Xss指定线程栈大小,如:
-Xss128k,一般来说,webx框架下的应用需要256k。
如果程序中有大规模的递归行为,考虑设置到512k/1M.这个参数对性能的影响比较大的。
NewRatio=指定JVM中OldGenerationheapsize与NewGeneration的比例。
在使用CMSGC的情况下此参数失效。
SurvivorRatio=指定NewGeneration中EdenSpace与**一个**SurvivorSpace的Heapsize比例。
例:
SurvivorRatio=8,那么NewGeneration为10M时,EdenSpace为8M。
MinHeapFreeRatio=指定JVMheap在使用率小于n的情况下,heap进行收缩。
Xmx==Xms的情况下无效。
MaxHeapFreeRatio=指定JVMheap在使用率大于n的情况下,heap进行扩张。
LargePageSizeInBytes=指定Javaheap的分页页面大小。
二、GC与内存分配
1综述
1.1可达性分析算法
在主流的商用编程语言实现中,都是通过可达性分析(ReachabilityAnalysis)来判定对象是否存货的。
基本思想:
通过一系列的称为“GCRoots”的对象作为起始点,从这些节点开始向下搜索,搜索所走过的路径称为“引用链(ReferenceChain)”,当一个对象到GCRoots没有任何引用链相连的话(图论:
从GCRoots到这个对象不可达)时,则证明这个对象是不可用的,所以判定为可回收对象。
在Java中,可作为GCRoots的对象包括下面几种:
虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象;
方法区中类静态属性引用的对象;
方法区中常量引用的对象;
本地方法栈中JNI(即一般说的Native方法)引用的对象;
1.2引用
jdk1.2之后,Java对引用的概念进行了扩充,将引用分为:
**强引用(StrongReference)、软引用(SoftReference)、弱引用(WeakReference)、虚引用(PhantomReference)**4种。
引用强度逐渐减弱。
强引用:
指在程序代码之中普遍存在的,类似“Objectobj=newObject()”这类引用,只要强引用存在,GC就永远不会回收这些对象;
软引用:
是用来描述一些还有用但并非必需的对象,对于软引用关联着的对象,在系统将要发生内存溢出异常之前,将会把这些对象列入回收范围之中进行二次回收。
如果这次回收还没有足够的内存,才会抛出内存溢出异常。
jdk1.2之后,提供:
SoftReference类来实现软引用
弱引用:
用来描述非必需对象的。
但是它的强度比软引用更弱一些,被弱引用关联的对象只能生存到下一次gc之前。
当gc工作室,无论当前内存是否足骨,都会回收掉只被弱引用关联的对象。
在jdk1.2之后,提供WeakReference类来实现弱引用。
虚引用:
也称为幽灵引用或者幻影引用,它是最弱的一种引用关系。
一个对象是否有虚引用的存在,完全不会对其生存时间构成影响,也无法通过虚引用来取得一个对象实例。
为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是:
能在这个对象被gc回收时受到一个系统通知。
在jdk1.2之后,提供了PhantomReference类来实现虚引用
引用和队列的使用
强引用一班不会和队列一起使用
软引用可以和一个引用队列联合使用,一般软引用可以用来实现内存敏感的高速缓存,如果软引用的对象被gc回收,JVM就会把引用加入到与之关联的引用队列中去。
弱引用和
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