jvm内存分配机制
内存分配机制
1.一般机制
如果对象在Eden出生并且经过第一次Minor后仍然存活,并且能被survivor容纳的话,将被移动到survivor空间中,并将对象年龄设为1
对象每熬过一次MinnorGC,年龄就增加一岁,当他的年龄增加到一定程度(默认15岁)就会被晋升到老年代
直接进入老年代的情况
- 大对象 (Eden放不下)直接分配到老年代
- 长期存活(年龄大于设置的年龄)
- 动态对象年龄判断,如果survivor区中相同年龄的所有对象大小中和大于survivor空间的一般,年龄大于或等于改年龄的对象可以直接进入老年时代
TLAB（Thread Local Allocation Buffer）
为什么要有TLAB
堆区是线程共享区域，任何线程都可以访问到堆区中的共享数据，由于对象实例的创建在JVM中非常频繁，因此在并发环境下从堆区中划分内存空间是线程不安全的。为避免多个线程操作同一地址，需要使用加锁等机制，这又会影响分配速度。
什么是TLAB
JVM从内存模型而不是垃圾收集的角度，对Eden区域继续进行划分，为每个线程分配了一个私有缓存区域，它包含在Eden空间内，这块区域就叫TLAB。
多线程同时分配内存时，使用TLAB可以避免一系列的非线程安全问题，同时还能够提升内存分配的吞吐量，因此我们可以将这种内存分配方式称之为快速分配策略。
空间分配担保：-XX:HandlePromotionFailure
在发生Minor GC之前，虚拟机会检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象的总空间。
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如果大于，则此次Minor Gc是安全的
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如果小于，则虚拟机会查看-XX:HandlePromotionFailure设置值是否允许担保失败
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如果HandlePromotionFailure=true，那么会继续
检查老年代最大可用连续空间是否大于历次晋升到老年代的对象的平均大小
- 如果大于，则尝试进行一次Minor GC，但这次Minor GC依然是有风险的
- 如果小于，则改为进行一次Full GC
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如果HandlePromotionFailure=false，则改为进行一次Full GC。
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在JDK6 Update24之后，HandlePromotionFailure参数不会再影响到虚拟机的空间分配担保策略，观察OpenJDK中的源码变化，虽然源码中还定义了
HandlePromotionFailure参数，但是在代码中已经不会再使用它。JDK6 Update24之后的规则变为只要老年代的连续空间大于新生代对象总大小或者历次晋升的平均大小就会进行Minor GC，否则将进行Full GC
逃逸分析
在Java虚拟机中，对象是在Java堆中分配内存的，这是一个普遍的常识。但是，有一种特殊情况，那就是如果经过逃逸分析(Escape Analysis)后发现一个对象并没有逃逸出方法的话，那么就可能被优化成栈上分配。这样就无需在堆上分配内存，也无须进行垃圾回收了。这也是最常见的堆外存储技术。
逃逸分析概述
将堆上的对象分配到栈，需要使用逃逸分析手段。这是一种可以有效减少Java程序中同步负载和内存堆分配压力的跨函数全局数据流分析算法。
通过逃逸分析，Java Hotspot编译器能够分析出一个新的对象的引用的使用范围从而决定是否要将这个对象分配到堆上。逃逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域：
- 当一个对象在方法中被定义后，对象只在方法内部使用，则认为没有发生逃逸
- 当一个对象在方法中被定义后，它被外部方法所引用，则认为发生逃逸。例如作为调用参数传递到其他地方中。
没有发生逃逸的对象，则可以分配到栈上，随着方法执行的结束，栈空间就被移除。
类似的代码中，对象就不会发生逃逸
方法区
和堆内存一样是线程共享的,用来存放已经被虚拟机 加载的类型信息,常量,静态变量,另外对于方法区，还存储着非常重要的一类东西，叫做“常量池”。
- 方法区(Method Area) 与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域
- 方法区在 JVM 启动的时候被创建，并且它的实际物理内存空间中和 Java 堆区一样都可以不连续的
- 方法区的大小，跟堆空间一样，可以选择固定大小或者可扩展
- 方法区的大小决定了系统可以保存多少个类，如果系统定义了太多的类，导致方法区溢出，虚拟机同样会抛出内存溢出的错误: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space (jdk7 及 jdk7之前) 或者 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace (jdk7之后)
- 关闭 JVM 救护释放这个区域的内存
- 元空间和永久代最大区别: 元空间不在虚拟机设置的内存中，而是使用本地内存
设置方法区大小与OOM
| 版本 | 参数 | 说明 |
|---|---|---|
| jdk7 及 以前 | -XX:PermSize | 设置永久代初始化分配空间，默认值是 20.75M |
| -XX:MaxPermSize | -XX:MaxPermSize | 设定永久代最大可分配空间。32位机器默认是64M，64位机器模式是82M |
| jdk8 及 以后 | -XX:MetaspaceSize | 设置元空间初始化分配空间，默认值是 21M，避免 Full GC 频繁，尽量设置大一些 |
| -XX:MaxMetaspaceSize | -XX:MaxMetaspaceSize | 设定永久代最大可分配空间。32位机器默认是64M，64位机器模式是82M |
类型信息:
对每个加载的类型(类 class、接口 interface、枚举 enum、注解 annotation)，JVM 必须在方法区中存储一下类型信息
- 这个类完整有效名称(全名=包名.类名)
- 这个类型直接父类的完整有效名(对于 interface 或是 java.lang.Object, 都没有父类)
- 这个类型修饰符(public, abstract, final 的某个子集)
- 这个类型直接接口的一个有序列表
域(Field)信息:
- JVM 必须在方法区中保存类型的所有域的相关信息以及域的声明顺序
- 域的相关信息包括: 域名称、域类型、域修饰符 (public, private, protected, static, final, volatile, transient 的某个子集)
方法(Method) 信息:
JVM 必须保存所有方法的以下信息，同域信息一样包括声明顺序:
- 方法名称
- 方法的返回类型
- 方法参数的数量和类型(按顺序)
- 方法的修饰符(public, private, protected, static, final, synchronized, native, abstract 的一个子集)
- 方法的字节码(bytecodes)、操作数栈、局部变量表及大小(abstract 和 native 方法除外)
- 异常表(abstract 和 native 方法除外)，每个异常处理的开始位置、结束位置、代码处理在程序计数器中的偏移地址、被捕获的异常类的常量池索引
non-final 的类变量:
- 静态变量和类关联在一起，随着类的加载而加载，它们成为类数据在逻辑上的一部分
- 类变量被类的所有实例共享，即没有类实例时你也可以访问它
- 被声明为 final 的类变量的处理方法则不同，每个全局变量在编译的时候就会被分配了
运行时常量池
一个有效的字节码文件中除了包含类的版本信息、字段、方法以及接口等描述信息外，还包含一项信息那就是常量池表(Constant Pool Table), 包括各种字面量和对类型、域和方法的符号引用。
为什么需要常量池:
一个 Java 源文件中的类、接口，编译后产生一个字节码文件。而 Java 中的字节码需要数据支持，通常这种数量会很大以至于不能直接存到字节码里，换另一种方式，可以存到常量池，这个字节码包含了指向常量池的引用。在动态链接的时候会用到运行时常量池
运行时常量池:
- 运行时常量池(Runtime Constant Pool) 是方法区的一部分
- 常量池(Constant Pool Table) 是 Class 文件的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内容在类加载后存放到方法区的运行时常量池中
- 运行时常量池，在加载类和接口到虚拟机后，就会创建对应的运行时常量池
- JVM 为每个已加载的类型(类和接口)都维护一个常量池。池中的数据项像数组项一样，通过索引访问的
- 运行时常量池中包含各种不同的变量，包括编译期就已经明确的数值字面量，也包括到运行期解析后才能够获得的方法或者字段引用。此时不再是常量池中的符号地址了，这里换为真实地址。运行时常量池，相对于 Class 文件常量池的另一个重要特征: 具备动态性
- 运行时常量池类似于传统编程语言中的符号表(symbol talbe), 但是它所包含的数据却比符号表要更加丰富一些
- 当创建类或接口的运行时常量池时，如果构造运行时常量池所需的内存空间超过了方法区所能提供的最大值，则 JVM 会抛出 OutOfMemoryError 异常