性能诊断定位之JVM内存介绍

目录

1. CPU和内存的交互

2. 五大内存区域(运行时数据区)

2.1 什么是Java内存模型

2.2 JVM 的5大运行时数据区

2.3 内存异常

2.4 如何获得JVM内存使用情况

2.5 如何判断一个对象是否可以被回收

2.6 堆区内存分类 - 怎么回收对象


1. CPU和内存的交互

(1)内存存在的意义:cpu非常快,物理磁盘慢,内存的速度介于两者之间

(2)内存越来越跟不上cpu的速度,因此在cpu和内存之间加了高速缓存

(3)常说的堆栈,其实就是指栈

(4)配置jvm内存,用来测试内存溢出

(5)常见的八种数据结构

(6)堆涉及内存泄漏等,是我们比较关注的信息

(7) 延伸:volatile

关于volatile, synchronized, Lock的原子性,可见性,有序性,推荐参考此文,写得非常清楚:

Java并发编程:volatile关键字解析 - Matrix海子 - 博客园 (cnblogs.com)https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html

(8)思考题: 用两个栈来模拟队列

 题目:借助两个栈来实现一个队列的功能,完成队列的Push和Pop操作。 输出的数组顺序,跟输入进程序的数组顺序一致。

程序代码:

package TwoStackDemo;

import java.util.Stack;

//借助两个栈来实现一个队列的功能,完成队列的Push和Pop操作。 输出的数组顺序,跟输入进程序的数组顺序一致。
public class TwoStackAsQueue {
    static Stack<Integer> stack1 = new Stack<Integer>();
    static Stack<Integer> stack2 = new Stack<Integer>();

    //入栈操作:逐个数据放入stack1栈中
    public void push(int node){
        stack1.push(node);
    }

    //出栈操作:将stack1栈中所有的元素一次性全部出栈后入栈至stack2,然后从stack2中模拟队列的出栈操作
    //每调用一次pop()方法,stack2中出栈一个元素
    public int pop(){
        //如果stack2空,则先将stack1所有元素出栈,逐个放进stack2中
        if(stack2.isEmpty()){
            while (!stack1.isEmpty()){
                stack2.push(stack1.pop()); //此处是栈类自带的pop方法
                System.out.println("---stack2入栈---");
                System.out.println(stack2);
            }
            return stack2.pop(); //此处是栈类自带的pop方法,从stack2弹出一个值
        } else {        //如果调用该方法时,stack2不为空,即stack1所有元素已经入stack2, 此时直接弹出stack2最上面的值即可
            return stack2.pop();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TwoStackAsQueue twoStackAsQueue = new TwoStackAsQueue();
        int[] nums = {6,2,5,4,8};
        //数据入栈stack1
        for(int i=0; i<nums.length; i++){
            twoStackAsQueue.push(nums[i]);
            System.out.println("---stack1入栈---");
            System.out.println(stack1);
        }
        System.out.println("*************************************************************");

        //出栈
        for(int i=0; i<nums.length; i++){
            Integer out = twoStackAsQueue.pop();
            System.out.println("---stack2出栈---");
            System.out.println(stack2);
            System.out.println("此次出栈的值: " +out);
        }
    }

}

运行结果:

---stack1入栈---
[6]
---stack1入栈---
[6, 2]
---stack1入栈---
[6, 2, 5]
---stack1入栈---
[6, 2, 5, 4]
---stack1入栈---
[6, 2, 5, 4, 8]
*************************************************************
---stack2入栈---
[8]
---stack2入栈---
[8, 4]
---stack2入栈---
[8, 4, 5]
---stack2入栈---
[8, 4, 5, 2]
---stack2入栈---
[8, 4, 5, 2, 6]
---stack2出栈---
[8, 4, 5, 2]
此次出栈的值: 6
---stack2出栈---
[8, 4, 5]
此次出栈的值: 2
---stack2出栈---
[8, 4]
此次出栈的值: 5
---stack2出栈---
[8]
此次出栈的值: 4
---stack2出栈---
[]
此次出栈的值: 8

Process finished with exit code 0

        

2. 五大内存区域(运行时数据区)

2.1 什么是Java内存模型

Java内存模型(Java Memory Model, JMM),就是一种复合内存模型规范的,屏蔽了各种硬件和操作系统的访问差异的,保证了Java路径在各种平台下对内存的访问都能保证效果一致的机制和规范。

2.2 JVM 的5大运行时数据区

(1)程序计数器

(2)本地方法栈:底层调用C或者C++,管理用这另种语言写的方法的调用情况

(3)java栈(虚拟机栈):Java应用程序相关的

(4):new出来的对象,放在堆里.堆是所有线程共享的,同时伴有线程安全的问题,所以可能会对一些对象上锁。重点!!!

(5)方法区:存储反射时的一些class类,对象

!!!这里推荐一篇好文,清晰的阐述了JVM的内存问题:

一文搞懂JVM内存结构__Rt-CSDN博客_jvm内存结构https://blog.csdn.net/rongtaoup/article/details/89142396
                        

2.3 内存异常

(1)StackOverflowError:堆栈溢出

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度,将抛出StackOverflowError异常。
如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间,则抛出OutOfMemoryError异常
这里需要注意每个线程分配到的栈容量越大,可以建立的线程数就越少,建立线程时候就越容易耗尽剩余内存。

按虚拟机默认参数,栈深度在大多数情况下达到1000~2000完全没问题,对于正常方法调用(包括递归),这个深度应该完全够用;

但如果是建立过多线程导致内存溢出,在不能减少线程数或者更换X64位虚拟机的情况下,就只能通过减少最大堆和减少栈容量来换取更多的线程

(2)OutOfMemoryError:内存溢出

除了程序计数器外,虚拟机内存的其他几个运行时区域都有发生OutOfMemoryError(OOM)异常的可能,

java堆用于存储对象实例,我们只要不断的创建对象,并且保证GC Roots到对象之间有可达路径来避免垃圾回收机制清除这些对象,就会在对象数量达到最大堆容量限制后产生内存溢出异常。
出现这种异常,一般手段是先通过内存映像分析工具(如Eclipse Memory Analyzer)对dump出来的堆转存快照进行分析,重点是确认内存中的对象是否是必要的,先分清是因为内存泄漏(Memory Leak)还是内存溢出(Memory Overflow)。
如果是内存泄漏,可进一步通过工具查看泄漏对象到GC Roots的引用链。于是就能找到泄漏对象时通过怎样的路径与GC Roots相关联并导致垃圾收集器无法自动回收。
如果不存在泄漏,那就应该检查虚拟机的参数(-Xmx与-Xms)的设置是否适当。

(3)方法区和运行时常量区溢出

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
运行时常量池溢出(HotSpot虚拟机中的永久代),
如果要向运行时常量池中添加内容,最简单的做法就是使用String.intern()这个Native方法。

运行时常量池溢出(HotSpot虚拟机中的永久代),
如果要向运行时常量池中添加内容,最简单的做法就是使用String.intern()这个Native方法。
该方法的作用是如果池中已经包含一个等于此String的字符串,则返回代表池中这个字符串的String对象;否则,将此String对象包含的字符串添加到常量池中,并且返回此String对象的引用。
由于常量池分配在方法区内,我们可以通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法区的大小,从而间接限制其中常量池的容量。

!!!以上内容,来自此文,推荐:

JVM内存区域与内存溢出异常 - 邴越 - 博客园 (cnblogs.com)https://www.cnblogs.com/binyue/p/3927105.html    

2.4 如何获得JVM内存使用情况

使用Runtime类的totalMemory(), maxMemory() 和 freeMemory()三个方法,可获得JVM内存的详细信息。

                       

2.5 如何判断一个对象是否可以被回收

(1)思考:如何判断哪些可以被可以被回收

(2)引用计数法

给对象的引用进行计数。每当有一个地方引用它时,计数器就加1,当引用失效时,计数器就减1;任何时刻计数器为0的对象就是不可能在被使用的。

优点:引用计数收集器可以很快的执行,交织在程序运行中。对程序需要不被长时间打断的实时环境比较有利。

缺陷: 循环引用

!!!推荐此文:

垃圾回收算法之引用计数算法 - gudi - 博客园 (cnblogs.com)https://www.cnblogs.com/gudi/p/6414420.html

(3)根搜索法 / 可达性分析法

通俗的说,就是某个对象/方法A,从最开始的对象/引用等,可以有一条路径比如getXXX到达A, 那么A就是可达的,就不会被回收。 

理解一些概念:

四种作为GC Roots的对象

1)虚拟机栈中引用的对象,就是平时说的Java对象

2)方法区中的静态属性引用的对象,一般是static修饰的对象

3) 方法区中引用的对象,常量引用

4) 本地方法栈JNI引用的对象

!!!推荐此文:

JVM如何判断一个Java对象是否可以回收_yinni11的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/yinni11/article/details/82255622               

(4)GC算法

    待研究  

                   

2.6 堆区内存分类 - 怎么回收对象

(1)标记 / 清楚算法(祖先)

(2)年轻代

复制算法

分几个区: Eden,From, To.

对象先放Eden区,满了之后放入servivor2

当一个对象连续存活17次之后,就放到年老区里

(3)年老代

标记 / 整理算法

年轻代和年老代,分别用不同的算法来进行回收

                           
 

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转载自blog.csdn.net/sulia1234567890/article/details/120739351
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