Java基础-JVM内存管理-内存管理

Java工程师知识树 / Java基础

---

内存管理

Java的内存管理采用“自动内存管理”机制。

JDK1.7内存模型

JVM 运行时有5个区域：程序计数器(Program Counter Register)、虚拟机栈(VM Stack)、本地方法栈(Native Method Stack)、方法区(Method Area)、堆(Heap)。

JDK1.8内存模型

JVM运行时有4个区域：程序计数器(Program Counter Register)、虚拟机栈(VM Stack)、本地方法栈(Native Method Stack)、堆(Heap)。

1.8同1.7在内存模型方面的变化有：

1）方法区变化【方法区仍然是堆的一个逻辑部分】

1.8同1.7比，最大的差别就是：元数据区取代了永久代，就是JDK8没有了PermSize相关的参数配置了。

元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元数据空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。

方法区与永久代的区别？

方法区只是JVM规范定义，而永久代为具体的实现，元空间也是方法区在jdk1.8中的一种实现。

为什么废除永久代？

官方文档：移除永久代是为融合HotSpot JVM与 JRockit VM而做出的努力，因为JRockit没有永久代，不需要配置永久代。

解释：PermGen很难调整，PermGen中类的元数据信息在每次FullGC的时候可能被收集，但成绩很难令人满意。而且应该为PermGen分配多大的空间很难确定，因为PermSize的大小依赖于很多因素，比如JVM加载的class总数，常量池的大小，方法的大小等。并且永久代内存经常不够用发生内存泄露。

总结：永久代分配空间难确定，且容易引发内存泄漏，为了融合 JRockit VM 的优点将永久代废除。

2）运行时常量池变化【运行时常量池仍然是方法区的一部分】

在近三个JDK版本（1.6、1.7、1.8）中， 运行时常量池（Runtime Constant Pool）的所处区域一直在不断的变化，在JDK1.6时它是方法区的一部分；1.7又把他放到了堆内存中；1.8之后出现了元空间，它又回到了方法区。

内存区域以及介绍

内存空间	线程共享	存储的数据类型	说明	异常	配置
程序计数器	线程私有	1字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制，如：顺序执行、选择、循环、异常处理。 2在多线程的情况下，程序计数器用于记录当前线程执行的位置，从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。	1是一块较小的存储空间 2线程私有。每条线程都有一个程序计数器。 3是唯一一个不会出现OutOfMemoryError的内存区域。 4生命周期随着线程的创建而创建，随着线程的结束而死亡	不会抛出OutOfMemoryError异常。	无
Java栈	线程私有	局部变量表(存放基本数据类型变量、引用类型的变量、returnAddress类型的变量。) 操作数栈 动态链接 方法出口信息	虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型: 每个方法被执行时会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息. 每个方法被调用至返回的过程, 就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程(VM提供了-Xss来指定线程的最大栈空间, 该参数也直接决定了函数调用的最大深度).	会抛出StackOverFlowError和OutOfMemoryError异常。 StackOverflowError：线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度；OutOfMemoryError：虚拟机在扩展栈时无法申请足够的内存空间	-Xss
本地方法栈	线程私有	本地方法的： 局部变量表(存放基本数据类型变量、引用类型的变量、returnAddress类型的变量。) 操作数栈 动态链接 方法出口信息	与Java Stack作用类似, 区别是Java Stack为执行Java方法服务, 而本地方法栈则为Native方法服务, 如果一个VM实现使用C-linkage模型来支持Native调用, 那么该栈将会是一个C栈, 但HotSpot VM直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一.	会抛出StackOverFlowError和OutOfMemoryError异常。 StackOverflowError：线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度；OutOfMemoryError：虚拟机在扩展栈时无法申请足够的内存空间	-Xss
Java堆	线程共享	所有new出的对象，对象的引用放在栈中	堆是用来存放对象的内存空间。 几乎所有的对象都存储在堆中。	OutOfMemoryError 堆的大小既可以固定也可以扩展，但主流的虚拟机堆的大小是可扩展的（通过-Xmx和-Xms 控制），因此当线程请求分配内存，但堆已满，且内存已满无法再扩展时，就抛出OutOfMemoryError。	-Xms -Xmx -Xmn
方法区	线程共享	已被虚拟机加载的类信息 常量 静态变量 即时编译器编译后的代码等数据	1线程共享 方法区是堆的一个逻辑部分，因此和堆一样，都是线程共享的。整个虚拟机中只有一个方法区。 2永久代 方法区中的信息一般需要长期存在，而且它又是堆的逻辑分区，因此用堆的划分方法，我们把方法区称为老年代。 3内存回收效率低 方法区中的信息一般需要长期存在，回收一遍内存之后可能只有少量信息无效。对方法区的内存回收的主要目标是：对常量池的回收 和 对类型的卸载。 4Java虚拟机规范对方法区的要求比较宽松。 和堆一样，允许固定大小，也允许可扩展的大小，还允许不实现垃圾回收。	JDK7及其之前版本 OutOfMemoryError 根据Java 虚拟机规范的规定，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError 异常。	-XX:PermSize -XX:MaxPermSize

JVM相关异常

JVM内存的异常有两种，分别是栈溢出和内存溢出。

• 栈溢出是StackOverflowError，对应虚拟机栈和本地方法栈，当线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时就会抛出该异常。
• 内存溢出是OutOfMemoryError，一般对应线程共享区域，如堆和元数据区。当内存不足以分配对象空间，而堆或方法区又无法扩展时，就会抛出该异常。
  比如对应堆区的OutOfMemoryError: Java heap space，对应元数据区的OutOfMemoryError: Metaspace。如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展 ，当栈扩展时无法申请到足够的内存也会抛出OutOfMemoryError。