参考:
JVM学习笔记(一)_卷心菜不卷Iris的博客-CSDN博客
JVM是运行在操作系统之上的,它与硬件没有直接的交互
JVM内存结构:
方法区:存储已被虚拟机加载的类元数据信息(元空间)
堆:存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存
虚拟机栈:虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息
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:本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。
执行引擎Execution Engine
Execution Engine执行引擎负责解释命令,提交操作系统执行。
本地接口Native Interface
本地接口的作用是融合不同的编程语言为 Java 所用,它的初衷是融合 C/C++程序,Java 诞生的时候是 C/C++横行的时候,要想立足,必须有调用 C/C++程序,于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码,它的具体做法是 Native Method Stack中登记 native方法,在Execution Engine 执行时加载native libraies。
目前该方法使用的越来越少了,除非是与硬件有关的应用,比如通过Java程序驱动打印机或者Java系统管理生产设备,在企业级应用中已经比较少见。因为现在的异构领域间的通信很发达,比如可以使用 Socket通信,也可以使用Web Service等等,不多做介绍。
Native Method Stack
它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法,在Execution Engine 执行时加载本地方法库。
PC寄存器
每个线程都有一个程序计数器,是线程私有的,就是一个指针,指向方法区中的方法字节码(用来存储指向下一条指令的地址,即 将要执行的指令代码),由执行引擎读取下一条指令,是一个非常小的内存空间,几乎可以忽略不记。
Method Area方法区
方法区是被所有线程共享,所有字段和方法字节码,以及一些特殊方法如构造函数,接口代码也在此定义。简单说,所有定义的方法的信息都保存在该区域,此区属于共享区间。
静态变量+常量+类信息(构造方法/接口定义)+运行时常量池存在方法区中,但是对象实例存在堆内存中,和方法区无关。
stack栈
Stack 栈是什么?
栈也叫栈内存,主管Java程序的运行,是在线程创建时创建,它的生命期是跟随线程的生命期,线程结束栈内存也就释放,对于栈来说不存在垃圾回收问题,只要线程一结束该栈就Over,生命周期和线程一致,是线程私有的。8种基本类型的变量+对象的引用变量+实例方法都是在函数的栈内存中分配。
栈存储什么?
栈中的数据都是以栈帧(Stack Frame)的格式存在,栈帧是一个内存区块,是一个数据集,是一个有关方法(Method)和运行期数据的数据集。
栈帧中主要保存3 类数据:
本地变量(Local Variables):输入参数和输出参数以及方法内的变量。
栈操作(Operand Stack):记录出栈、入栈的操作。
栈帧数据(Frame Data):包括类文件、方法等等。
栈运行原理:
当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧 F1,并被压入到栈中,
A方法又调用了 B方法,于是产生栈帧 F2 也被压入栈,
B方法又调用了 C方法,于是产生栈帧 F3 也被压入栈,
……
执行完毕后,先弹出F3栈帧,再弹出F2栈帧,再弹出F1栈帧……
遵循“先进后出”或者“后进先出”原则。
图示在一个栈中有两个栈帧:
栈帧 2是最先被调用的方法,先入栈,
然后方法 2 又调用了方法1,栈帧 1处于栈顶的位置,
栈帧 2 处于栈底,执行完毕后,依次弹出栈帧 1和栈帧 2,
线程结束,栈释放。
每执行一个方法都会产生一个栈帧,保存到栈(后进先出)的顶部,顶部栈就是当前的方法,该方法执行完毕
后会自动将此栈帧出栈。
常见问题栈溢出:Exception in thread “main” java.lang.StackOverflowError
通常出现在递归调用时。
堆
堆栈方法区的关系:
HotSpot是使用指针的方式来访问对象:
Java堆中会存放访问类元数据的地址
reference存储的就是对象的地址
三种JVM:
•Sun公司的HotSpot
•BEA公司的JRockit
•IBM公司的J9 VM
Heap 堆:一个JVM实例只存在一个堆内存,堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后,需要把类、方法、常变量放到堆内存中,保存所有引用类型的真实信息,以方便执行器执行,堆内存逻辑上分为三部分:
Young Generation Space 新生区 Young/New
Tenure generation space 养老区 Old/Tenure
Permanent Space 永久区 Perm
也称为:新生代(年轻代)、老年代、永久代(持久代)。
新生区
新生区是对象的诞生、成长、消亡的区域,一个对象在这里产生,应用,最后被垃圾回收器收集,结束生命。新生区又分为两部分: 伊甸区(Eden space)和幸存者区(Survivor pace) ,所有的对象都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个: From区(Survivor From space)和To区(Survivor To space)。当伊甸园的空间用完时,程序又需要创建对象,JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收(Minor GC),将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存 From区。
MinorGC垃圾回收的过程如下:
eden、From 复制到 To,年龄+1
首先,当Eden区满的时候会触发第一次GC,把还活着的对象拷贝到Survivor From区,当Eden区再次触发GC的时候会扫描Eden区和From区域,对这两个区域进行垃圾回收,经过这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域(如果有对象的年龄已经达到了老年的标准,则赋值到老年代区),同时把这些对象的年龄+1
清空 eden、Survivor From
然后,清空Eden和From中的对象
To和 From 互换
最后,To和From互换,原To成为下一次GC时的From区。部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认是15),最终如果还是存活,就存入到老年代
大对象特殊情况
如果分配的新对象比较大Eden区放不下,但Old区可以放下时,对象会被直接分配到Old区(即没有晋升这一过程,直接到老年代了)
MinorGC的过程:复制 -> 清空 -> 互换
老年代
经历多次GC仍然存在的对象(默认是15次),老年代的对象比较稳定,不会频繁的GC
若养老区也满了,那么这个时候将产生MajorGC(FullGC),进行养老区的内存清理。若养老区执行了Full GC之后发现依然无法进行对象的保存,就会产生OOM异常“OutOfMemoryError”。
如果出现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常,说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二:
(1)Java虚拟机的堆内存设置不够,可以通过参数-Xms、-Xmx来调整。 (TODO 具体参数含义)
(2)代码中创建了大量大对象,并且长时间不能被垃圾收集器收集(存在被引用)。
3.1.3. 永久代
永久存储区是一个常驻内存区域,用于存放JDK自身所携带的 Class、Interface 的元数据,也就是说它存储的是运行环境必须的类信息,被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的,关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。
对于HotSpot虚拟机,很多开发者习惯将方法区称之为“永久代(Parmanent Gen)” ,但严格本质上说两者不同,或者说使用永久代来实现方法区而已,永久代是方法区(相当于是一个接口interface)的一个实现。
实际而言,方法区(Method Area)和堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存储虚拟机加载的:类信息+普通常量+静态常量+编译器编译后的代码等等,虽然JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分,但它却还有一个别名叫做Non-Heap(非堆),目的就是要和堆分开。
如果出现java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space,说明是Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。一般出现这种情况,都是程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如:在一个Tomcat下部署了太多的应用。或者大量动态反射生成的类不断被加载,最终导致Perm区被占满。
Jdk1.6及之前: 有永久代,常量池1.6在方法区
Jdk1.7: 有永久代,但已经逐步“去永久代”,常量池1.7在堆
Jdk1.8及之后: 无永久代,常量池1.8在堆中
永久代与元空间的最大区别之处:文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-662250.html
永久代使用的是jvm的堆内存,但是java8以后的元空间并不在虚拟机中而是使用本机物理内存。因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-662250.html
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