JVM内存管理

以下内容：并非作者自己总结，勿喷

JVM.png

android大概了解这些
总结：JVM运行时数据区主要有 私有区域 java栈（先进后去，里面有N个栈帧） 本地栈（native栈）， 程序计数器
共享区域 方法区： 存放 类信息 常量 静态变量 即时编译期编译后的代码
堆：new出来的对象

一：JVM是什么？

可以理解成只是一个翻译；
它可以跨平台，跨语音； 各种语言编译成字节码，然后通过JVM运行到各种平台上；

二：JVM的跨平台与语言无关性

JVM的跨平台
JVM的语言无关性

跨平台性.png

三：JVM的整体

JVM的整体.png

JVM的运行过程

java文件 --》javac翻译，生成class文件，通过类加载器classLoader，JVM会把class加载到运行时数据区（内存），在通过执行引擎
到操作系统上；

JVM就是把字节码翻译成机器码

四：什么是运行时数据区？

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域

它有如下类型

程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区（运行时常量池）、直接内存

运行时数据区域.jpg

• 1，白色部分就是线程私有的；
• 2，灰色部分不受线程控制的，共享区域；

线程私有区域

4.1 程序计数器

指向当前线程正在执行的字节码指令的地址

记录某个线程当前程序运行到那个位置；如图

4.1 .1：为什么需要这个程序计数器？

答：JVM是个软件，有可能程序在跑的时候，cpu被切换出去了（时间轮转机制），无论单线程还是多线程，有可能程序被终止，这个时候需要记录程序运行到哪一行；

4.1 .2：JVM内存区域中 唯一不会OOM ；

答： 因为它要记录一个地址；

运行内存区域.png

4.2 虚拟机栈（JAVA栈）

• 比较重要的一片区域；存储当前线程运行方法所需的数据，指令、返回地址；
• 它具有先进后出的特点
• 有大小限制

4.2.1：什么是栈帧？

• 虚拟机栈比喻成子弹夹，那栈帧就是子弹；一个方法对应一个栈帧；如图上面的 运行内存区域.png
• 它包括：局部变量表， 操作数栈 ， 动态连接， 完成出口

java 解释执行是栈（操作数栈）兼容性好，效率偏低，c是寄存器（硬件运算）。移植性差

4.3 本地方法栈（native区）

本地方法栈保存的是native方法的信息,
本地方法栈跟 Java 虚拟机栈的功能类似，Java 虚拟机栈用于管理 Java 函数的调用，而本地方法栈则用于管理本地方法的调用。但本地方法并不是用 Java 实现的，而是由 C 语言实现的。

当一个JVM创建的线程调用native方法后，JVM不再为其在虚拟机栈中创建栈帧，JVM只是简单地动态链接并直接调用native方法

虚拟机规范无强制规定，各版本虚拟机自由实现 HotSpot直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一

线程共享的区域

4.4方法区

存放以下数据

• 类信息
• 常量
• 静态变量
• 即时编译期编译后的代码

4.4 堆（java堆）

• 对象实例（几乎所有）
• 数组

Java堆的大小参数设置

-Xmx 堆区内存可被分配的最大上限
-Xms 堆区内存初始内存分配的大小

4.4：为什么共享区域不共用一个区域要分方法区和堆？

堆：对象和数组，频繁的回收；

直接内存

不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是java虚拟机规范中定义的内存区域；如果使用了NIO,这块区域会被频繁使用，在java堆内可以用directByteBuffer对象直接引用并操作；
这块内存不受java堆大小限制，但受本机总内存的限制，可以通过-XX:MaxDirectMemorySize来设置（默认与堆内存最大值一样），所以也会出现OOM异常。

五：从底层深入理解运行时数据区

image.png

上面代码内存分布图如下：

image.png

六：深入辨析堆和栈

功能角度：

• 以栈帧的方式存储方法调用的过程，并存储方法调用过程中基本数据类型的变量（int、short、long、byte、float、double、boolean、char等）以及对象的引用变量，其内存分配在栈上，变量出了作用域就会自动释放；
• 而堆内存用来存储Java中的对象。无论是成员变量，局部变量，还是类变量，它们指向的对象都存储在堆内存中；

线程独享还是共享：

• 栈内存归属于单个线程，每个线程都会有一个栈内存，其存储的变量只能在其所属线程中可见，即栈内存可以理解成线程的私有内存。
• 堆内存中的对象对所有线程可见。堆内存中的对象可以被所有线程访问。

空间大小

栈的内存要远远小于堆内存

六：内存溢出

• 栈溢出
  StackOverflowError 递归容易出现

• 堆溢出
  内存溢出：申请内存空间,超出最大堆内存空间。
  如果是内存溢出，则通过 调大 -Xms，-Xmx参数。
  如果不是内存泄漏，就是说内存中的对象却是都是必须存活的，那么久应该检查JVM的堆参数设置，与机器的内存对比，看是否还有可以调整的空间，再从代码上检查是否存在某些对象生命周期过长、持有状态时间过长、存储结构设计不合理等情况，尽量减少程序运行时的内存消耗。

• 方法区溢出
  （1） 运行时常量池溢出
  （2）方法区中保存的Class对象没有被及时回收掉或者Class信息占用的内存超过了我们配置。

• 本机直接内存溢出
  直接内存的容量可以通过MaxDirectMemorySize来设置（默认与堆内存最大值一样），所以也会出现OOM异常；
  由直接内存导致的内存溢出，一个比较明显的特征是在HeapDump文件中不会看见有什么明显的异常情况，如果发生了OOM，同时Dump文件很小，可以考虑重点排查下直接内存方面的原因。

七：虚拟机优化技术

编译优化技术——方法内联

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方法内联的优化行为，就是把目标方法的代码原封不动的“复制”到调用的方法中，避免真实的方法调用而已。

栈的优化技术——栈帧之间数据的共享

在一般的模型中，两个不同的栈帧的内存区域是独立的，但是大部分的JVM在实现中会进行一些优化，使得两个栈帧出现一部分重叠。（主要体现在方法中有参数传递的情况），让下面栈帧的操作数栈和上面栈帧的部分局部变量重叠在一起，这样做不但节约了一部分空间，更加重要的是在进行方法调用时就可以直接公用一部分数据，无需进行额外的参数复制传递了。

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