性能诊断定位之JVM内存介绍

目录

1. CPU和内存的交互

2. 五大内存区域（运行时数据区）

2.1 什么是Java内存模型

2.2 JVM 的5大运行时数据区

2.3 内存异常

2.4 如何获得JVM内存使用情况

2.5 如何判断一个对象是否可以被回收

2.6 堆区内存分类 - 怎么回收对象

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1. CPU和内存的交互

（1）内存存在的意义：cpu非常快，物理磁盘慢，内存的速度介于两者之间

（2）内存越来越跟不上cpu的速度，因此在cpu和内存之间加了高速缓存

（3）常说的堆栈，其实就是指栈

（4）配置jvm内存，用来测试内存溢出

（5）常见的八种数据结构

（6）堆涉及内存泄漏等，是我们比较关注的信息

（7） 延伸：volatile

（8）思考题： 用两个栈来模拟队列

               

2. 五大内存区域（运行时数据区）

2.1 什么是Java内存模型

Java内存模型（Java Memory Model, JMM）,就是一种复合内存模型规范的，屏蔽了各种硬件和操作系统的访问差异的，保证了Java路径在各种平台下对内存的访问都能保证效果一致的机制和规范。

2.2 JVM 的5大运行时数据区

（1）程序计数器

（2）本地方法栈：底层调用C或者C++,管理用这另种语言写的方法的调用情况

（3）java栈（虚拟机栈）：Java应用程序相关的

（4）堆：new出来的对象，放在堆里.堆是所有线程共享的，同时伴有线程安全的问题，所以可能会对一些对象上锁。重点！！！

（5）方法区：存储反射时的一些class类，对象

！！！这里推荐一篇好文，清晰的阐述了JVM的内存问题：

一文搞懂JVM内存结构__Rt-CSDN博客_jvm内存结构https://blog.csdn.net/rongtaoup/article/details/89142396
                        

2.3 内存异常

（1）StackOverflowError：堆栈溢出

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出StackOverflowError异常。
如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常
这里需要注意每个线程分配到的栈容量越大，可以建立的线程数就越少，建立线程时候就越容易耗尽剩余内存。

按虚拟机默认参数，栈深度在大多数情况下达到1000~2000完全没问题，对于正常方法调用（包括递归），这个深度应该完全够用；

但如果是建立过多线程导致内存溢出，在不能减少线程数或者更换X64位虚拟机的情况下，就只能通过减少最大堆和减少栈容量来换取更多的线程

（2）OutOfMemoryError：内存溢出

除了程序计数器外，虚拟机内存的其他几个运行时区域都有发生OutOfMemoryError(OOM)异常的可能，

java堆用于存储对象实例，我们只要不断的创建对象，并且保证GC Roots到对象之间有可达路径来避免垃圾回收机制清除这些对象，就会在对象数量达到最大堆容量限制后产生内存溢出异常。
出现这种异常，一般手段是先通过内存映像分析工具(如Eclipse Memory Analyzer)对dump出来的堆转存快照进行分析，重点是确认内存中的对象是否是必要的，先分清是因为内存泄漏(Memory Leak)还是内存溢出(Memory Overflow)。
如果是内存泄漏，可进一步通过工具查看泄漏对象到GC Roots的引用链。于是就能找到泄漏对象时通过怎样的路径与GC Roots相关联并导致垃圾收集器无法自动回收。
如果不存在泄漏，那就应该检查虚拟机的参数(-Xmx与-Xms)的设置是否适当。

（3）方法区和运行时常量区溢出

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
运行时常量池溢出（HotSpot虚拟机中的永久代），
如果要向运行时常量池中添加内容，最简单的做法就是使用String.intern()这个Native方法。

运行时常量池溢出（HotSpot虚拟机中的永久代），
如果要向运行时常量池中添加内容，最简单的做法就是使用String.intern()这个Native方法。
该方法的作用是如果池中已经包含一个等于此String的字符串，则返回代表池中这个字符串的String对象；否则，将此String对象包含的字符串添加到常量池中，并且返回此String对象的引用。
由于常量池分配在方法区内，我们可以通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法区的大小，从而间接限制其中常量池的容量。

！！！以上内容，来自此文，推荐：

JVM内存区域与内存溢出异常 - 邴越 - 博客园 (cnblogs.com)https://www.cnblogs.com/binyue/p/3927105.html    

2.4 如何获得JVM内存使用情况

使用Runtime类的totalMemory(), maxMemory() 和 freeMemory()三个方法，可获得JVM内存的详细信息。

                       

2.5 如何判断一个对象是否可以被回收

（1）思考：如何判断哪些可以被可以被回收

（2）引用计数法

给对象的引用进行计数。每当有一个地方引用它时，计数器就加1，当引用失效时，计数器就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能在被使用的。

优点：引用计数收集器可以很快的执行，交织在程序运行中。对程序需要不被长时间打断的实时环境比较有利。

缺陷： 循环引用

！！！推荐此文：

垃圾回收算法之引用计数算法 - gudi - 博客园 (cnblogs.com)https://www.cnblogs.com/gudi/p/6414420.html

（3）根搜索法 / 可达性分析法

通俗的说，就是某个对象/方法A，从最开始的对象/引用等，可以有一条路径比如getXXX到达A, 那么A就是可达的，就不会被回收。 

理解一些概念：

四种作为GC Roots的对象

1）虚拟机栈中引用的对象，就是平时说的Java对象

2）方法区中的静态属性引用的对象，一般是static修饰的对象

3） 方法区中引用的对象，常量引用

4） 本地方法栈JNI引用的对象

！！！推荐此文：

JVM如何判断一个Java对象是否可以回收_yinni11的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/yinni11/article/details/82255622               

（4）GC算法

    待研究  

                   

2.6 堆区内存分类 - 怎么回收对象

（1）标记 / 清楚算法（祖先）

（2）年轻代

复制算法

分几个区： Eden，From， To.

对象先放Eden区，满了之后放入servivor2

当一个对象连续存活17次之后，就放到年老区里

（3）年老代

标记 / 整理算法

年轻代和年老代，分别用不同的算法来进行回收