JVM基础和内存区域剖析

一、JVM的种类

• Sun Classic VM

• Exact VM（EMM 准确式）

• HotSpot VM

• JVM（Kilobyte）

• JRockit

  • 号称世界上最快的JVM

  • JIT即时编译

  • JVM处于世界一流水平

• J9

• Azui VM

• Liquid VM

• Dalvik VM

• Microsoft VM

二、JVM的结构

• 类加载子系统

• Java运行时数据区

• 执行引擎

• 本地方法接口

三、JVM运行时数据区

• 线程共享

  • 方法区

  • 堆

• 线程私有

  • 虚拟机栈

  • 本地方法栈

  • 程序计数器

程序计数器（线程私有）

概念

一块较小的内存空间，当前线程所执行的字节码的行号指示器，包括分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等

特点

1.线程轮流切换CPU时间片后重新回到指令处理位置，故是线程私有的

2.唯一一个在Java虚拟机中不会出现OutOfMemeryError的区域

注：因为它只是当前线程执行的字节码的行号指示器

3.若线程执行的是Java方法，计数器记录的是正在执行的VM字节码指令地址，若执行的是Native方法，则计数器为空

4.与线程一起存在

虚拟机栈

先进后出

虚拟机栈：用户描述Java方法执行的内存模型

• 调整参数：-Xss

栈帧：虚拟机栈中的栈元素（用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构）包括局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口

• 局部变量表：存放方法参数和方法内的局部变量

• 操作数栈：虚拟机的工作区（大多数指令都是从这里弹出数据，执行运算，然后把结果压会操作数栈）

• 动态连接：符号引用和直接引用在运行时进行解析和链接的过程，叫动态链接

• 方法返回：程序正常完成出口和异常完成出口

方法区（线程共享）[非堆-Non-Heap]

JDK1.8前后变化，JDK8取消了方法区，增加了元空间

1.主要存储：

• 类信息

• 常量

• 静态变量

• 即时编译器编译信息

2.数据过多会导致OutOfMemoryError异常

< JDK 1.8

• -XX:Permsize; -XX:MaxPermSize

>=JDK1.8

• -XX:MeteSpaceSize; -XX:MaxMateSpaceSize

和永久代的区别：

1.存储位置不同，永久代物理上是堆的一部分，和新手代，老年代地址是连续的，而元空间属于本地内存；

2.存储内容不同，元空间存储类的元信息，静态变量和常量池等并入堆中;

3.相当于永久代的数据被分到了堆和元空间中

直接内存：避免native空间和java堆中来回进行复制

• 通过设置-XX:MaxDirectMemorySize限制大小

堆（线程共享）

虚拟机启动时创建，用于存放对象实例，几乎所有的对象（包含常量池）都在堆上分配内存，当对象无法再该空间申请到内存时将抛出OutOfMemoryError异常。同时也是垃圾收集器管理的主要区域。可通过 -Xmx –Xms 参数来分别指定最大堆和最小堆

GC主要管理区域，可以通过-Xmx和Xms来设置最大和最小值，也可以通过-XX:NewSize -XX:MaxNewSize设置年轻代初始大小

超出空间大小会抛出OutOfMemoryError异常

新生区

新生区分为两个部分：伊甸区（Eden space）和幸存者区（survivor space）

伊甸区（Eden space）

大部分对象都会在Eden区诞生，并且一段时间不使用就会被GC回收

幸存者区（survivor space）

存在一段时间还在使用的对象会进入survivor区，survivor区包含一个相对的From区和to区，两者来回copy，回收没用的对象，用来延长对象的生命周期。

老年区（old FullGC）

经过多次GC仍然存在的对象会移动到老年区中，若老年区也满了，则会产生MajorGC（Full GC），对老年区进行内存清理（STW），若老年区执行了Full GC之后发现还是无法进行对象的报错，那么就会产生OOM异常”OutOfMemoryError“

虚拟机栈（线程私有）[VM Stack]

四、内存模型与回收策略

垃圾回收算法

1.标记-清除（Mark-Sweep）

问题：空间不连续，浪费空间

复制（copying）

复制算法有2块一样大小的空间，情况对象时将可用的对象移动到to区里，复制算法内存空间连续

问题：要用2块空间，所以内存的模型from和to非常的小

标记整理

只用一块空间，先进行标记无用对象，然后整理内存空间地址，最后清除

五、垃圾收集器类型

串行搜集器（serial collector）

它只有一条GC线程，且就像前面说的，它在运行的时候需要暂停用户程序（stop the world）STW

并行搜集器（parallel collector）

它有多条GC线程，且它也需要暂停用户程序（stop the world）STW

并发搜集器（concurrent collector）

它有一条或多条GC线程，且它需要在部分阶段暂停用户程序（stop the world），部分阶段与用户程序并发执行

六、HotSpot中的垃圾收集器

串行搜集器的实现

serial（用于新生代，采用复制算法）、serial old（用于年老代，采用标记/整理算法）

并行收集器的实现

parNew（用于新生代，采用复制算法）、Parallel

Scavenge（用于新生代，采用复制算法）、Parallel

old（用于年老代，采用标记/整理算法）

并发搜集器的实现

concurrent mark sweep[CMS] （用于年老代，采用标记/清除算法）

七、收集器组合策略