Java虚拟机内存管理（一）

1.前言

Sun公司的HotSpot虚拟机，将内存管理划分为：线程独享和线程共享的两块区域

线程共享：比如我们new创建一个对象，对象在多线程中运行肯定是共享的 ===> 堆内存

线程独享：比如当前线程执行A方法，方法里面定义的局部变量，肯定是当前线程独享的 ===> 栈内存

这里描述的两块区域，就是一次粗糙的内存管理，也就是我们经常听到的：堆内存和栈内存

 

2.HotSpot虚拟机的内存划分

（1）Java堆：这是JVM内存管理中最大且最重要的一个区域，它存放着所有实例对象

从对象存活周期角度来看，可以看做是 新生代 和老年代

从内存分配角度来看，又可以更加细致的分为：Eden空间、From Survivor 空间  以及 To Survivor 空间

Java堆通过 -Xms 分配最小内存， -Xmx 分配最大内存，如果 -Xms = -Xmx ，则意味着堆内存不可扩展

 

（2）方法区：这里存放着静态变量、常量、类加载信息、类编辑后产生的字节码等信息

方法区又称之为 永久代，JVM对方法区的内存回收不尽如人意

它通过 -Xx:PermSize 分配方法区内存，-Xx:PermMaxSize 分配最大方法区内存

 

（3）Java虚拟机栈：它描述了Java方法内存模型，这里存放着方法局部变量、操作数、方法出口等信息

其实每执行一个Java方法，都是一个 栈桢（Stack Frame）进栈和出栈的过程

而所谓的 栈桢，就是存放着上面所说的：局部变量、操作数和方法出口等信息，它通过 -Xss 来分配内存

 

（4）Native本地方法栈：HotSpot虚拟机将它与Java虚拟机栈 合二为一

如果你通过 -Xoss 来分配本地方法栈内存，其实是无效的

 

（5）程序计数器PCR：存储当前线程正在执行的字节码的指令，占用内存非常小，不是内存回收的重点

通过改变PCR的值，其实就是通过改变指令所在的行号，获取下一条要执行的语句

比如if分支、for循环等等，每一条指令的执行，都是靠改变PCR的值来获取

 

通过以上描述，应该可以猜测得出来，哪些是线程共享的内存，哪些是独享内存

（1）和 （2） 也就是 Java堆和方法区是线程共享内存区域：这是内存回收的重点区域，特别是堆内存

（3）（4）（5）则是线程独享内存区域：所谓独享，也就是这里的内存区域生命周期和当前线程相同

这片内存随着线程的产生和而产生，随着线程的消亡而消亡，所以这里的内存也不是JVM内存回收的重点

3.如何模拟每个区域的内存溢出

Java堆内存溢出：堆是存放实例对象的区域，你用一个死循环不停创建对象，就可以模拟堆内存溢出

方法区内存溢出：这里存放着类的字节码信息，用个循环不停的动态产生类，比如使用cglib来创建

Java虚拟机栈内存溢出：这个更加单，你搞个递归调用，永不退出，运行到一定程度，一定会栈溢出的

4.简单示例模拟内存溢出

这里模拟Java堆内存溢出，分配 -Xms20M -Xmx20M  -Xmn10M

即最小和最大堆内存都是20M，用个循环来不停new对象，模拟内存溢出

我使用的是Spring的STS开发工具，和Eclipse差不多，可以在Debug Configurations面板配置

 

package t02;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 
 * -Xms20M  -Xmx20M -Xmn10M
 * 即指定初始最小最大堆内存均为10M,年轻代内存为10M
 * 
 * @author yli
 *
 */
public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		List list = new ArrayList();

		while (true) {
			list.add(new Test());
		}
	}
}

那么运行结果，很显然会在控制台打印：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

 

[GC [PSYoungGen: 7376K->1249K(8960K)] 7376K->5193K(19200K), 0.0077676 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[GC [PSYoungGen: 8929K->1272K(8960K)] 12873K->10254K(19200K), 0.0104870 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC [PSYoungGen: 1272K->0K(8960K)] [ParOldGen: 8982K->10191K(10240K)] 10254K->10191K(19200K) [PSPermGen: 2647K->2645K(21248K)], 0.2981581 secs] [Times: user=0.39 sys=0.00, real=0.30 secs] 
[Full GC [PSYoungGen: 7680K->6835K(8960K)] [ParOldGen: 10191K->8925K(10240K)] 17871K->15760K(19200K) [PSPermGen: 2645K->2645K(21248K)], 0.0964579 secs] [Times: user=0.20 sys=0.00, real=0.09 secs] 
[Full GC [PSYoungGen: 7438K->7376K(8960K)] [ParOldGen: 8925K->8925K(10240K)] 16363K->16301K(19200K) [PSPermGen: 2645K->2645K(21248K)], 0.0901484 secs] [Times: user=0.14 sys=0.00, real=0.09 secs] 
[Full GC [PSYoungGen: 7376K->7376K(8960K)] [ParOldGen: 8925K->8910K(10240K)] 16301K->16287K(19200K) [PSPermGen: 2645K->2645K(21248K)], 0.1168719 secs] [Times: user=0.16 sys=0.00, real=0.11 secs] 
Exception in thread "main" Heap
 PSYoungGen      total 8960K, used 7599K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 7680K, 98% used [0x00000000ff600000,0x00000000ffd6bed8,0x00000000ffd80000)
  from space 1280K, 0% used [0x00000000ffec0000,0x00000000ffec0000,0x0000000100000000)
  to   space 1280K, 0% used [0x00000000ffd80000,0x00000000ffd80000,0x00000000ffec0000)
 ParOldGen       total 10240K, used 8910K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000)
  object space 10240K, 87% used [0x00000000fec00000,0x00000000ff4b3b48,0x00000000ff600000)
 PSPermGen       total 21248K, used 2678K [0x00000000f9a00000, 0x00000000faec0000, 0x00000000fec00000)
  object space 21248K, 12% used [0x00000000f9a00000,0x00000000f9c9da80,0x00000000faec0000)
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2245)
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2219)
	at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:213)
	at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:187)
	at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:411)
	at t02.Test.main(Test.java:19)