java虚拟机内存管理

Posted 2020-09-19 征途2

• 虚拟机运行时数据区

  • 线程共享
    • java Heap
      •  java heamp是java虚拟机可配置管理的最大内存区；唯一的目的用于存储实例对象，所有线程共享；
      • GC堆，回收技术主要采用分代收集算法；java Heap细分为：新生代、老生代；划分本身与存放内容无关；无论怎么划分，都是为了更好的分配和回收内存；
      • 逻辑上连续，物理上未必连续；
      • 利用-Xms、-Xmx进行配置，无法分配及扩展时，将会抛出OutOfMerroyError错误；
    • method area
      • 存储对象：虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、JIT编译器编译后的代码
      • alias name: Non-Heap
      • HotSpot虚拟机，Permanent Generation(永久代)，实际上两者并不等价，将GC扩展到方法区；
  • 线程隔离
    • native method stack
    • program counter register
      • 线程私有；
      • java虚拟机多线程通过线程轮流切换并分配处理器执行时间；
      • 多线程轮流切换，必然需要在某刻恢复线程在上次执行的执行地址；例如一个线程在执行一个方法，计数器记录就是线程执行的虚拟机字节码指令的地址；如果是Native方法，那么计数器的值为空（undefined）
      • 唯一一个无OutOfMemoryError的内存
    • vms stack
  • 直接内存
    • direct memory， 并非是虚拟机运行时数据区的一部分；
    • NIO(new input/output)， channel+buffer新型IO，利用Native函数库直接分配堆外内存；利用存储在java-heap中的DirectByteBuffer对象对该块内存进行直接引用操作；优点是避免在java-heap和native-heap之间进行来回复制数据
    • OutOfMerroyError错误；

•  对象

  • 内存分配方式
    • 指针碰撞（bump the pointer）---ParNew、Serial
    • 空闲列表(Free List)  --- CMS(Mark-Sweep)
  • 决定条件
    • 垃圾收集器是否带有压缩整理==>java-heap是否规整
  • 内存分配策略
    • 目的：解决冲突问题
    • 方法一：CAS + 错误重试===>保证更新操作的原子性
    • 方法二：线程在不同的空间预分配内存（java-heap）,预分配内存称之为TLAB(Thread Local Allocation Buffer),那个线程需要分配内存，就在那个线程的TLAB上分配，只有TLAB用光后分配新的TLAB时，才需要同步锁定；虚拟机是否使用TLAB，通过-XX:+/-UseTLAB参数配置；
  • 内存布局
    • header、Instance Data、Padding（对齐填充）
    • header: 对象的HashCode\偏向线程ID\GC分代年龄\锁状态标志\类型指针（对象指向它的类元数据的指针）
    • Padding无真实意义；保证数据长度是8字节的整数倍
    • Instance Data: 父类和子类可能会交叉存储，较小的子类变量可能会插入到父类变量的空隙之中；相同长度的字段总被分配到一起，如：shorts/chars、longs/doubles
  • 对象访问
    • 句柄、直接指针
    • 区别
      • 句柄方式访问数据 --- reference（句柄地址）-->句柄池（存放数据指针）--->对象指针-->数据
        • 优势：数据移动，reference不用动
      • 直接指针 ----reference（对象指针地址）-->对象指针-->数据
        • 优势：访问数据块

• 　JVM Error

  • java-heap配置
    • -Xms(堆最小), -Xmx(堆最大)
      • 不可扩展：设置相同
      • -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError： 当出现内存溢出异常时，Dump出当前的内存堆的存储快照
  • 分类
    • 堆溢出
      • memory leak(内存泄露)
      • memory overflow(内存溢出)
    • 栈溢出（虚拟机、本地方法）
      • -Xss决定
      • 出现场景
        • 线程请求栈深度>虚拟机允许深度  -->StackOverfolwError
        • 虚拟机在扩展栈时未申请到足够内存 -->OutOfMemoryError
    • 方法区、运行时常量池
      • -XX:PermSize -XX:MaxPermSize
      • String.intern()，Native方法，作用：如果常量池中有对应String对象，那么返回；如果没有，将对应的字符串放入常量池；具体用法：String.ValueOf(i++).intern()
    • 直接内存
      • -XX:MaxDirectMemorySize，如果不指定，默认等于-Xmx取值相同