JVM虚拟机内存

Posted 2021-04-17 春哥叨叨

JVM运行时内存组成分为一些线程私有的，其他的是线程共享的。

线程私有

• 程序计数器：当前线程所执行的字节码的行号指示器。

• 本地方法栈：Native方法服务，在hotspot虚拟机中和java虚拟机栈合二为一。

线程共享

• java堆：存放对象实力，几乎所有的对象实例及其属性都在这里分配内存。此外，jvm在内存新生代eden space中开辟了一块线程私有的区域，称作TLAB（Thread Local Allocation Buffer），也是每个线程的缓冲区，默认设定为占用Eden space的1%。在编译器做逃逸分析的时候，根据分析结果，决定是在栈上还是在堆上分配内存，如果在堆上则再分析是否在TLAB上分配内存。在TLAB上分配由于是线程私有的，因此没有锁的开销，效率较高。

• 方法区：存储已经被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，JIT编译后的代码等数据，也称作永久代。java7已经把字符串常量池移动到堆中，在调用String的intern方法时，如果堆中存在相同的字符串对象，会直接保存对象的引用，不会重新创建对象。

• 直接内存：NIO，Native函数直接分配的堆外内存。DirectBuffer引用会使用此部分内存。

内存分配过程

1. 编译器通过逃逸分析，确定对象是在栈上分配还是堆上分配。如果在堆上分配直接进入步骤4。

2. 如果是tlab_top + size <= tlab_end，则在TLAB上直接分配对象并增加tlab_top的值。如果现有TLAB不足存放当前对象则进入步骤3。

3. 重新申请一个TLAB，并再次尝试存放当前对象，如果放不下，则进入步骤4。

4. 在Eden区加锁（此区多线程共享），如果eden_top + size <= eden_end，则将对象存放在eden区，增加eden_top的值，如果eden区不足以存放，则进入步骤5。

5. 执行一次YGC。

6. 经过YGC后，如果eden还放不下对象，则直接分配到老年代。

对象访问

• 句柄访问：通过栈本地变量表，找到堆中对象实例指针，根据指针在堆中找到实例数据，在方法区中找到对象类型数据。

• 直接指针：通过栈本地变量表，找到堆中对象实例指针，对象实例指针中保存对象实例数据，在方法区中找到对象类型数据。

对象创建

• 对象在eden完成内存分配。

• eden满了，在创建对象，会因为申请不到空间，触发minor gc，堆eden+s 区进行回收。

• 进行minor gc时，eden区不能被回收的对象进入s区，另一个s区中不能被gc回收的对象也会进入这个s区，始终保证一个s区空置。

• 如果s区满了，这些对象会被copy到old区，或者s区没有满，但是有些对象足够old了，会被放入old区。

• old区满了之后，进行full gc。

内存溢出

在JVM申请内存的过程中，会遇到无法申请到足够内存的情况，从而导致内存溢出。

• 虚拟机栈和本地方法区栈溢出：statkoverflowerror：线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，循环递归会触发这种OOM。outfomemoryerror：虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，一般可以通过不停创建线程触发这种OOM。

• java堆溢出：创建大量对象并且对象生命周期很长情况时，会引发outofmemoryerror。

• 方法区溢出：方法区存放class等元数据信息，如果产生大量的类（如CGLIB），会引发这种内存溢出，outofmemoryerror：permgen space，在使用hibernate等动态生成类框架时会引起这种情况。

垃圾回收和系统吞吐量

• 吞吐量：指的是单位时间内完成的工作量的度量。

• 响应时间：是提交请求和返回该请求的响应之间使用的时间。

通常平均响应时间越短，系统吞吐量越大，平均响应时间越长，吞吐量越小。

• 并行垃圾回收器关注的是吞吐量，会在一定程度上牺牲响应时间。可能某次请求会特别慢。

• 并发垃圾回收器关注的是请求响应时间，会牺牲吞吐量。会尽量使得每次请求时间维持在差不多水平。

对于CMS触发full gc的情况：

• old区使用到一定比例时触发，通过cmsinitiatingoccupancyfaction来设置。