JVM内存区域

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了JVM内存区域相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

我是廖志伟,一名Java开发工程师幕后大佬社区创始人Java领域优质创作者CSDN博客专家。拥有多年一线研发经验,研究过各种常见框架中间件的底层源码,对于大型分布式微服务、三高架构(高性能高并发高可用)有过实践架构经验。

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本文的大概内容:

JVM内存区域



JVM 内存区域主要分为线程私有区域【程序计数器、虚拟机栈、本地方法区】、线程共享区域【JAVA 堆、方法区】、直接内存。

  • 线程私有数据区域生命周期与线程相同, 依赖用户线程的启动/结束 而 创建/销毁.

在 Hotspot JVM 内, 每个线程都与操作系统的本地线程直接映射, 因此这部分内存区域的存/否跟随本地线程的生/死对应。

  • 线程共享区域随虚拟机的启动/关闭而创建/销毁。

  • 直接内存并不是 JVM 运行时数据区的一部分, 但也会被频繁的使用

在 JDK 1.4 引入的 NIO 提 供了基于 Channel 与Buffer 的 IO 方式, 它可以使用 Native函数库直接分配堆外内存, 然后使用 DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作(详见: Java I/O 扩展),这样就避免了在 Java 堆和 Native 堆中来回复制数据,因此在一些场景中可以显著提高性能。

程序计数器(线程私有)

一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器,每条线程都要有一个独立的程序计数器,这类内存也称为“线程私有”的内存。正在执行java 方法的话,计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址(当前指令的地址)。如果还是 Native方法,则为空。这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何OutOfMemoryError 情况的区域。

虚拟机栈(线程私有)

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。每一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。栈帧( Frame)是用来存储数据和部分过程结果的数据结构,同时也被用来处理动态链接(Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派(Dispatch Exception)。栈帧随着方法调用而创建,随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成(抛出了在方法内未被捕获的异常)都算作方法结束。

本地方法区(线程私有)

本地方法区和虚拟机栈作用类似,区别是虚拟机栈为执行 Java 方法服务, 而本地方法栈则为 Native 方法服务。

堆(Heap-线程共享)-运行时数据区

线程共享的一块内存区域,创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中,也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。由于现代JVM采用分代收集算法, 因此 Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代(Eden 区、From Survivor 区和 To Survivor 区)和老年代。

新生代

用来存放新生的对象。一般占据堆的 1/3 空间。由于频繁创建对象,所以新生代会频繁触发MinorGC 进行垃圾回收。新生代又分为 Eden 区、ServivorFrom、ServivorTo 三个区。

Eden区

Java 新对象的出生地(如果新创建的对象占用内存很大,则直接分配到老年代)。当 Eden 区内存不够的时候就会触发 MinorGC,对新生代区进行一次垃圾回收。

ServivorFrom区

上一次 GC 的存活者,作为这一次 GC 的被扫描者。

ServivorTo区

保留了一次 MinorGC 过程中的幸存者。

MinorGC 的过程(复制->清空->互换)

MinorGC 采用复制算法。

  • 把 Eden 和 ServivorFrom 区域中存活的对象复制到 ServicorTo 区域(如果有对象的年
    龄以及达到了老年的标准,则赋值到老年代区),同时把这些对象的年龄+1(如果ServicorTo不 够位置了就放到老年区)。
  • 清空Eden区和ServicorFrom区中的对象。
  • ServicorTo区和ServicorFrom区互换,原 ServicorTo成为下一次 GC 时的 ServicorFrom 区。
  • 如果有存活的对象在ServicorTo区和ServicorFrom区互换达到15次,进入老年区。

老年代

主要存放应用程序中生命周期长的内存对象。

老年代的对象比较稳定,所以 MajorGC 不会频繁执行。在进行 MajorGC 前一般都先进行了一次MinorGC,使得有新生代的对象晋身入老年代,导致空间不够用时才触发。当无法找到足 够大的连续空间分配给新创建的较大对象时也会提前触发一次 MajorGC 进行垃圾回收腾出空间。 MajorGC 采用标记清除算法:首先扫描一次所有老年代,标记出存活的对象,然后回收没有标记的对象。MajorGC 的耗时比较长,因为要扫描再回收。MajorGC 会产生内存碎片,为了减少内存损耗,我们一般需要进行合并或者标记出来方便下次直接分配。当老年代也满了装不下的时候,就会抛出 OOM(Out of Memory)异常。

永久代

内存的永久保存区域,主要存放 Class 和 Meta(元数据)的信息。

Class在被加载的时候被放入永久区域,它和存放实例的区域不同,GC不会在主程序运行期对永久区域进行清理。所以这也导致了永久代的区域会随着加载的 Class 的增多而胀满,最终抛出 OOM 异常。

在 Java8 中,永久代已经被移除,被一个称为“元数据区”(元空间)的区域所取代。元空间的本质和永久代类似,元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存。因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制。类的元数据放入本机内存,字符串池和类的静态变量放入 java 堆中,这样可以加载类的元数据就不再由MaxPermSize 控制, 而由系统的实际可用空间来控制。

方法区/永久代(线程共享)

永久代(Permanent Generation), 用于存储被 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。

使用Java堆的永久代来实现方法区, 这样 HotSpot 的垃圾收集器就可以像管理Java堆一样管理这部分内存,而不必为方法区开发专门的内存管理器(永久带的内存回收的主要目标是针对常量池的回收和类型的卸载, 因此收益一般很小)。

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外,还有一项信息是常量池(Constant Pool Table),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存放到方法区的运行时常量池中。


总结

以上就是今天要讲的内容,还希望各位读者大大能够在评论区积极参与讨论,给文章提出一些宝贵的意见或者建议,合理的内容,我会采纳更新博文,重新分享给大家。


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