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一、运行时数据区域划分
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二、线程私有的
1、程序计数器
2、虚拟机栈(VM Stack)
3、本地方法栈
三、线程公有的
1、堆
2、元空间
Java程序把内存控制权利交给JVM虚拟机,一旦出现内存泄漏和溢出方法的问题,如果不了解虚拟机是怎样使用内存的,那么排查错误将会是一个非常艰巨的任务,所以我们就需要来了解一下JVM内存模型。
JVM虚拟机在执行Java程序的过程中会把它管理的内存划分成若干个不同的数据区域,JDK1.8前和JDK1.8后又有不同的划分
如图所示JDK1.8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)
如图所示为JDK1.8之后:
- 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
程序计数器的作用:
注意:程序计数器是唯一一个不会出现OutOfMemoryError 的内存区域,它随着线程的创建而创建,随着线程的结束而死亡。
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和栈内存。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。
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 虚拟机栈中弹出来
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
Java虚拟机栈会出现两种错误:StackOverFlowError和OutOfMemoryError
StackOverFlowError
: 当线程请求栈的深度超过 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
异常。
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。
堆区又可以划分为新生代和老年代 。目的是更好的回收内存,或者更快的分配内存。
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 老年代Old
区内存大小是100M
,堆区总大小就是 150M。
创建对象的内存分配
创建一个新对象,在堆中的分配内存。
大部分情况下,对象会在 Eden
区生成,当 Eden
区装填满的时候,会触发 Young Garbage Collection
,即 YGC
垃圾回收的时候,在 Eden
区实现清除策略,没有被引用的对象则直接回收。
依然存活的对象会被移送到 Survivor
区。Survivor
区分为 s0
和 s1
两块内存区域。每次 YGC
的时候,它们将存活的对象复制到未使用的Survivor
空间(s0
或 s1
),然后将当前正在使用的空间完全清除,交换两块空间的使用状态。每次交换时,对象的年龄会加+1
。
如果 YGC
要移送的对象大于 Survivor
区容量的上限,则直接移交给老年代。一个对象也不可能永远呆在新生代,在 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。
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等。例如:
java.lang.Object
类的元信息、Integer.MAX_VALUE
常量等。
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;