JVM内存模型

Posted 2020-12-01 sushiwei

　　JVM概述

　　JVM（Java Virtual Machine）就是Java虚拟机的简称，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

　　引入Java虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。

　　Java虚拟机有自己完善的硬件架构，如处理器、堆栈等，还具有相应的指令系统。

　　Java虚拟机本质上就是一个程序，当它在命令行上启动的时候，就开始执行保存在某字节码文件中的指令。Java语言的可移植性正是建立在Java虚拟机的基础上。任何平台只要装有针对于该平台的Java虚拟机，字节码文件（.class）就可以在该平台上运行。这就是“一次编译，多次运行”。

　　Java虚拟机不仅是一种跨平台的软件，而且是一种新的网络计算平台。该平台包括许多相关的技术，如符合开放接口标准的各种API、优化技术等。Java技术使同一种应用可以运行在不同的平台上。Java平台可分为两部分，即Java虚拟机（Java virtual machine，JVM）和Java API类库。

　　JVM内存模型

　　

　　由上图可以看出，JVM的内存结构主要包括堆、栈和方法区三部分。

　　其中，堆包括新生代和老年代，新生代包括Eden、From Survivor和To Survivor。栈包括程序计数器（PC）、Java虚拟机栈和本地方法栈。

　　栈是每一个线程私有的，堆和方法区是每一个线程共享的。

　　对于大多数应用来说，Java 堆（Java Heap）是Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。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。

　　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内存。

　　堆内存是所有线程共有的，可以分为两个部分：新生代和老年代。

　　下图中的Perm代表的是永久代，但是注意永久代并不属于堆内存中的一部分，同时jdk1.8之后永久代已经被移除。

　　

　　新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ( 该值可以通过参数 –XX:NewRatio 来指定 )。

　　默认的，Eden : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空间大小，from = to = 1/10 的新生代空间大小。　

　　方法区（Method Area）

　　方法区也称"永久代"，它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域。

　　在JDK8之前的HotSpot JVM，存放这些”永久的”的区域叫做“永久代(permanent generation)”。永久代是一片连续的堆空间，在JVM启动之前通过在命令行设置参数-XX:MaxPermSize来设定永久代最大可分配的内存空间，默认大小是64M（64位JVM默认是85M）。

　　随着JDK8的到来，JVM不再有 永久代(PermGen)。但类的元数据信息（metadata）还在，只不过不再是存储在连续的堆空间上，而是移动到叫做“Metaspace”的本地内存（Native memory。

　　方法区或永生代相关设置

　　-XX:PermSize=64MB 最小尺寸，初始分配
　　-XX:MaxPermSize=256MB 最大允许分配尺寸，按需分配
　　XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled 设置垃圾不回收
　　默认大小
　　-server选项下默认MaxPermSize为64m
　　-client选项下默认MaxPermSize为32m

　　虚拟机栈(JVM Stack)

　　描述的是java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会创建一个"栈帧",用于存储局部变量表(包括参数)、操作栈、方法出口等信息。每个方法被调用到执行完的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

　　本地方法栈(Native Stack)

　　本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

　　程序计数器（PC Register）

　　程序计数器是用于标识当前线程执行的字节码文件的行号指示器。多线程情况下，每个线程都具有各自独立的程序计数器，所以该区域是非线程共享的内存区域。

　　当执行java方法时候，计数器中保存的是字节码文件的行号；当执行Native方法时，计数器的值为空。

　　JVM内存参数设置

　　

　　-Xms 设置堆的最小空间大小。
　　-Xmx 设置堆的最大空间大小。
　　-Xmn:设置年轻代大小
　　-XX:NewSize设置新生代最小空间大小。
　　-XX:MaxNewSize设置新生代最大空间大小。
　　-XX:PermSize设置永久代最小空间大小。
　　-XX:MaxPermSize设置永久代最大空间大小。
　　-Xss设置每个线程的堆栈大小
　　-XX:+UseParallelGC:选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下,年轻代使用并发收集,而年老代仍旧使用串行收集。
　　-XX:ParallelGCThreads=20:配置并行收集器的线程数,即:同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。

　　典型JVM参数配置参考

　　java-Xmx3550m-Xms3550m-Xmn2g-Xss128k
　　-XX:ParallelGCThreads=20
　　-XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:+UseParNewGC
　　-Xmx3550m:设置JVM最大可用内存为3550M。

　　-Xms3550m:设置JVM促使内存为3550m。此值可以设置与-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。

　　-Xmn2g:设置年轻代大小为2G。整个堆大小=年轻代大小+年老代大小+持久代大小。持久代一般固定大小为64m,所以增大年轻代后,将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大,官方推荐配置为整个堆的3/8。

　　-Xss128k:设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M,以前每个线程堆栈大小为256K。更具应用的线程所需内存大 小进行调整。在相同物理内存下,减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的,不能无限生成,经验值在3000~5000 左右。