JVM-JVM内存结构(二)

堆

堆(Heap)

• 通过new关键字，创建的对象都会使用堆内存
• 特点：
  1. 他是线程共享的，堆中的对象需要考虑线程安全的问题
  2. 有垃圾回收机制

堆内存溢出(OutOfMemoryError)

代码演示

List<String> list = new ArrayList<>();
try{
    String a = "hello";
    while(true){
        list.add(a);
        a = a + a;
    }
}catch(Throwable e){
    e.printStackTrace()
}

堆内存诊断

• jps工具：查看当前系统中有哪些java进程
• jmap工具：查看堆内存占用情况(jmap -heap 进程id)
• jconsole工具：图形界面的，多功能的检测工具，可以连续检测

方法区

内存溢出

• 1.8以前会导致永久代内存溢出
• 1.8以后会导致原空间内存溢出

运行时常量池

二进制字节码包含：类基本信息，常量池，类方法定义包含了虚拟机指令

• 常量池就是一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名，方法名，参数类型，字面量等信息
• 运行时常量，常量池是*.class文件中的，当该类被加载时，它的常量池信息就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实地址

StringTable

底层是基于哈希表实现，不能扩容

package bean;

public class Temp {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "a";
        String s2 = "b";
        String s3 = "ab";
        String s4 = s1 + s2;
        System.out.println(s3==s4);//false
        /*
        解释：
        1. s3是在常量池中
        2. s4是new出来的字符串，在堆中
        3. 二者内存空间地址不一样，所以是false
        
        
        */
    }
}

执行javap -v Temp.class

Classfile /E:/code/java/temp/Thread/reflect/src/main/java/bean/Temp.class
  Last modified 2024年2月6日; size 780 bytes
  SHA-256 checksum 56c70e4c76c31646a9cb2cfece3728bc1a10f96185b4456e087039d1e60a0541
  Compiled from "Temp.java"
public class bean.Temp
  minor version: 0
  major version: 65
  flags: (0x0021) ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
  this_class: #17                         // bean/Temp
  super_class: #2                         // java/lang/Object
  interfaces: 0, fields: 0, methods: 2, attributes: 3
Constant pool://这里是常量池
   #1 = Methodref          #2.#3          // java/lang/Object."":()V
   #2 = Class              #4             // java/lang/Object
   #3 = NameAndType        #5:#6          // "":()V
   #4 = Utf8               java/lang/Object
   #5 = Utf8               
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = String             #8             // a
   #8 = Utf8               a
   #9 = String             #10            // b
  #10 = Utf8               b
  #11 = String             #12            // ab
  #12 = Utf8               ab
  #13 = InvokeDynamic      #0:#14         // #0:makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
  #14 = NameAndType        #15:#16        // makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
  #15 = Utf8               makeConcatWithConstants
  #16 = Utf8               (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
  #17 = Class              #18            // bean/Temp
  #18 = Utf8               bean/Temp
  #19 = Utf8               Code
  #20 = Utf8               LineNumberTable
  #21 = Utf8               main
  #22 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #23 = Utf8               SourceFile
  #24 = Utf8               Temp.java
  #25 = Utf8               BootstrapMethods
  #26 = String             #27            // \u0001\u0001
  #27 = Utf8               \u0001\u0001
  #28 = MethodHandle       6:#29          // REF_invokeStatic java/lang/invoke/StringConcatFactory.makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
  #29 = Methodref          #30.#31        // java/lang/invoke/StringConcatFactory.makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
  #30 = Class              #32            // java/lang/invoke/StringConcatFactory
  #31 = NameAndType        #15:#33        // makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
  #32 = Utf8               java/lang/invoke/StringConcatFactory
  #33 = Utf8               (Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
  #34 = Utf8               InnerClasses
  #35 = Class              #36            // java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup
  #36 = Utf8               java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup
  #37 = Class              #38            // java/lang/invoke/MethodHandles
  #38 = Utf8               java/lang/invoke/MethodHandles
  #39 = Utf8               Lookup
{
  public bean.Temp();
    descriptor: ()V
    flags: (0x0001) ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=5, args_size=1
         0: ldc           #7                  // String a
         2: astore_1
         3: ldc           #9                  // String b
         5: astore_2
         6: ldc           #11                 // String ab
         8: astore_3
         9: aload_1
        10: aload_2
        11: invokedynamic #13,  0             // InvokeDynamic #0:makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
        16: astore        4
        18: return
      LineNumberTable:
        line 5: 0
        line 6: 3
        line 7: 6
        line 8: 9
        line 9: 18
}
SourceFile: "Temp.java"
BootstrapMethods:
  0: #28 REF_invokeStatic java/lang/invoke/StringConcatFactory.makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
    Method arguments:
      #26 \u0001\u0001
InnerClasses:
  public static final #39= #35 of #37;    // Lookup=class java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup of class java/lang/invoke/MethodHandles

• StringTable特性
  1. 常量池中的字符串仅是符号，第一次用到时才变为对象
  2. 利用串池的机制，来避免重复创建字符串对象
  3. 字符串拼接原理是StringBuilder(1.8)
  4. 字符串常量拼接的原理是编译期优化
  5. 可以使用intern方法，可以主动将串池中还没有的字符串对象放入串池(1.8尝试将字符串对象放入串池，如果有则并不会放入，如果没有，则会把串池中的对象返回)
• StringTable位置
  1. 1.6之前，StringTable在永久代内存空间中
  2. 1.8以后，StringTable在堆内存空间中
• StringTable垃圾回收
  1. 超过阈值，会触发GC垃圾回收
• StringTable性能调优
  1. StringTable底层是基于哈希表实现的，所以StringTable调优，就是优化底层哈希表的大小，以此减少哈希碰撞
  2. 参数-XX:StringTableSize = 桶个数
  3. 考虑将字符串对象是否入池(包含很多重复的字符串)

直接内存

定义：(操作系统内存)

1. 常见与NIO操作，用于数据缓冲区
2. 分配回收成本较高，但读写性能高
3. 不受JVM内存回收管理

内存分配和释放原理

是通过一个对象unsafe来分配和释放内存的，并且回收需要主动调用freeMemory方法

ByteBuffer的实现类内部，使用了Cleaner(虚引用)来检测ByteBuffer对象，一旦该对象被GC垃圾回收机制回收，那么就会由ReferenceHandler线程通过Cleaner的clean方法调用freeMemory方法来释放直接内存