JMM ,全称 Java Memory Model ,中文释义 Java 内存模型
JDK 1.8
之前分为:线程共享(Heap
堆区、Method Area
方法区)、线程私有(虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器)JDK 1.8
以后分为:线程共享(Heap
堆区、MetaSpace
元空间)、线程私有(虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器)程序计数器是一块较小的内存空间,是当前线程所执行的字节码的行号指示器
与程序计数器一样,VM Stack
虚拟机栈也是线程私有的,它的生命周期和线程相同,用于描述 Java 方法执行时的内存模型,每次方法调用的数据都是通过栈传递的。
JMM
内存区域可以粗略的区分为堆内存(Heap
)和栈内存 (Stack
)。其中栈就是VM Stack
虚拟机栈,或者说是虚拟机栈中局部变量表部分。
局部变量表主要存放了编译期可知的各种基本数据类型变量值(boolean
、byte
、char
、short
、int
、float
、long
、double
)、对象引用(reference
类型,它不同于对象本身,可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置)
Java
虚拟机栈是由一个个栈帧组成,而每个栈帧中都拥有:局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。
每一次方法调用都会有一个对应的栈帧被压入 VM Stack
虚拟机栈,每一个方法调用结束后,代表该方法的栈帧会从VM Stack
虚拟机栈中弹出。
在活动线程中, 只有位于栈顶的帧才是有效的, 称为当前活动栈帧,代表正在执行的当前方法。
在JVM
执行引擎运行时, 所有指令都只能针对当前活动栈帧进行操作。虚拟机栈通过 pop
和 push
的方式,对每个方法对应的活动栈帧进行运算处理,方法正常执行结束,肯定会跳转到另一个栈帧上。
Java
方法有两种返回方式,不管哪种返回方式都会导致当前活动栈帧被弹出
return
语句Java
虚拟机栈会出现两种错误:StackOverFlowError 和OutOfMemoryError
JVM
虚拟机栈的最大深度的时候,就抛出 StackOverFlowError
错误。JVM
的内存大小可以动态扩展, 如果虚拟机在动态扩展栈时无法申请到足够的内存空间,则抛出OutOfMemoryError
异本地方法栈用于虚拟机调用的 Native
方法
native
关键字修饰的本地方法被执行的时候,在本地方法栈中也会创建一个栈帧,用于存放该native
本地方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。方法执行完毕后,相应的栈帧也会出栈并释放内存空间。也会出现 StackOverFlowError
和 OutOfMemoryError
两种错误
Heap
堆区,用于存放对象实例和数组的内存区域
Heap
堆是JVM
所管理的内存中最大的一块区域,被所有线程共享的一块内存区域。堆区中存放对象实例,“几乎”所有的对象实例以及数组都在这里分配内存
Java
世界中“几乎”所有的对象都在堆中分配,但是,随着 JIT
编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟,栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化,所有的对象都分配到堆上也渐渐变得不那么“绝对”了。
从JDK 1.7
开始已经默认开启逃逸分析,如果某些方法中的对象引用没有被返回或者未被外面使用(也就是未逃逸出去),那么对象可以直接在栈上分配内存
Heap 堆是 **垃圾收集器 GC(Garbage Collected)**管理的主要区域,因此堆区也被称为 GC堆(Garbage Collected Heap)
从垃圾回收的角度,由于现在收集器基本都采用分代垃圾收集算法,所以 JVM 中的堆区往往进行分代划分,例如:新生代 和 老年代。目的是更好地回收内存,或者更快地分配内存
Heap 堆区中的新生代、老年代的空间分配比例,可以通过java -XX:+PrintFlagsFinal -version
命令查看
上述输出结果结果分析
InitialSurvivorRatio = 8
新生代Young(Eden/Survivor)
空间的初始比例 = 8:代表Eden
占新生代空间的80%
;
uintx NewRatio = 2
老年代Old
/ 新生代 Young
的空间比例 = 2 : 代表老年代Old
是新生代Young
的2倍
因为新生代是由 Eden + s0 + s1 组成的,所以按照上述默认比例,如果
Eden` 区内存大小是 40M,那么两个 Survivor 区就是 5M,整个新生代区就是 50M,然后可以算出 Old 区内存大小是 100M,堆区总大小就是 150M
JVM
中 一个对象从新生代晋升到老年代的阈值默认值是 15
,可以在 Survivor
区交换 14 次之后,晋升至老年代堆区最容易出现的就是 OutOfMemoryError
错误,这种错误的表现形式会有以下两种:
OutOfMemoryError: GC Overhead Limit Exceeded
: 当 JVM
花太多时间执行垃圾回收,并且只能回收很少的堆空间时,就会发生此错误。OutOfMemoryError: Java heap space
**:**假如在创建新的对象时, 堆内存中的空间不足以存放新创建的对象, 就会引发此错误。此种情况,与配置的最大堆内存有关,且受制于物理内存大小。
用于存放 类信息、常量、静态变量、JIT 即时编译器编译后的机器代码等数据
例如:java.lang.Object
类的元信息、Integer.MAX_VALUE
常量等
HotSpot JVM
使用Method Area
方法区存储,也叫永久代(Permanent Generation)。
Permanent Generation
)”的区别:方法区是JVM
的规范,而永久代(Permanent Generation
)是 JVM
规范的一种实现,并且只有 HotSpot JVM
才有永久代“Permanent Generation
”,而对于其他类型的虚拟机,如 JRockit(Oracle)、J9(IBM) 并没有;JVM
加载的类信息容量超过了最大可分配空间,虚拟机会抛出OutOfMemoryError:PermGenspace
的Error
。old generation
)捆绑在一起的,无论谁满了,都会触发永久代和老年代的垃圾收集。-XX:PermSize=N
设置 方法区 (永久代) 初始空间,-XX:MaxPermSize=N
设置方法区 (永久代) 最大空间,超过这个值将会抛出错误:java.lang.OutOfMemoryError: PermGen
将字符串常量池、静态变量转移到了堆区。
正式移除永久代,采用 Meta Space 元空间替代
元空间的本质和永久代类似,都是对JVM
规范中方法区的一种具体实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存。因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制,但可以通过运行参数来指定元空间的大小。
Java 8
中 PermGen
永久代为什么被移出 HotSpot JVM
?
PermGen
内存经常会溢出,容易抛出 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen
错误;PermGen
可以促进 HotSpot JVM
与 JRockit VM
的融合,因为 JRockit
没有永久代**示例1:**不断的生成新的字符串,快速的消耗内存。通过 JDK 1.6
、JDK 1.7
和 JDK 1.8
分别运行。
public class TestOOM {
static String base = "ApeSource";
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
for (int i=0;i< Integer.MAX_VALUE;i++){
String str = base + base;
base = str;
list.add(str.intern());
}
}
}
上述运行结果可以看出,相同的代码,在JDK 1.6
会出现“PermGen Space
”的永久代内存溢出,而在 JDK 1.7
和 JDK 1.8
中,会出现"Java heap space
"堆内存溢出,并且 JDK 1.8
中 PermSize
和 MaxPermGen
参数已经无效。因此,在 JDK 1.7
和 JDK 1.8
中,已经将字符串常量由永久代转移到堆中,并且 JDK 1.8
中已经完全移除了永久代,采用元空间来代替。
**示例2:**在 JDK 8
下重新运行一下运行测试代码TestOOM
,指定 MetaSpaceSize
和 MaxMetaSpaceSize
的大小,输出结果如下:
-XX:MetaspaceSize
**参数:主要控制Meta Space GC
发生的初始阈值,也就是最小阈值,当使用的Meta Space 空间到达
MetaspaceSize`**的时候,就会触发Metaspace的GC。XX:MaxMetaspaceSize参数:最大空间,默认是没有限制的。在
jvm启动的时候,并不会分配MaxMetaspaceSize
这么大的一块内存出来,metaspace
是可以一直扩容的,直到到达MaxMetaspaceSize
// 先检查字符串常量池中有没有"abcd",如果字符串常量池中没有,则创建一个,然后 str1 指向字符串常量池中的对象,如果有,则直接将 str1 指向"abcd"
String str1 = "apesource";
String str2 = new String("apesource"); //堆中创建一个新的对象
String str3 = new String("apesource"); //堆中创建一个新的对象
System.out.println(str1==str2); //false
System.out.println(str2==str3); //false
String s1 = new String("Apesource");
String s2 = s1.intern(); // 查看字符串常量池中是否存在"Apesource",如果存在则返回地址,如果不存在,则在常量池中创建
String s3 = "Apesource"; // 使用常量池中的已有字符串常量"Apesource"
System.out.println(s2 == s3); // true,地址相同
String str1 = "str";
String str2 = "ing";
String str3 = "str" + "ing"; // 常量池中的新字符串对象
String str4 = str1 + str2; // 在堆中创建的新字符串对象
String str5 = "string"; // 常量池中的已有字符串对象
System.out.println(str3 == str4); //false
System.out.println(str3 == str5); //true
System.out.println(str4 == str5); //false
String s1 = new String("abc");
这句代码创建了几个字符串对象?创建 1
或 2
个字符串。如果常量池中已存在字符串常量“abc
”,则只会在堆空间创建一个字符串常量“abc
”
如果常量池中没有字符串常量“abc
”,那么它将首先在池中创建,然后在堆空间中创建,因此将创建总共2 个字符串对象