一、JVM(HotSpot)Java内存区域

注:本博文主要是基于JDK1.7会适当加入1.8内容。

切记,分清Java内存区域和Java内存模型是两个概念。Java运行区域大致分为五大部分,分别是:程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈,堆,方法区。真实开发环境中,开发人员往往最关注的就是JVM的堆信息和栈信息,而方法区也就是我们通常所说的永久代,JDK1.7后已被移除,加入metaspace区域。

1、程序计数器(线程私有)

线程技术器是一块很小的内存空间,可以看成当前线程所执行字节码的行号指示器。字节码解释器工作时就是通过程序计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令(这里是解释器,注意区分解释器和编译器的概念和原理)。分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都依赖程序计数器完成。

执行Java方法,程序计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码所在地址;执行Native方法,程序计数器则为空。它是唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError的区域。

2、虚拟机栈(线程私有,生命周期和所在线程相同,参数-Xss)

虚拟机栈描述Java方法执行的内存模型,每个方法在执行时都会创建一个栈帧,用于存储局部变量,操作数栈,动态链接,方法出口等。一般设置最大空间为1M。

OutOfMemoryError:扩展时无法申请到足够的内存,抛出。
StackOverflowError:线程请求栈深度大于虚拟机所允许栈的最大深度,抛出。

3、本地方法栈(线程私有)

本地方法栈于虚拟机栈作用类似,只不过虚拟机栈作用于Java方法,本地方法栈作用于Native方法。

OutOfMemoryError:扩展时无法申请到足够的内存,抛出。
StackOverflowError:线程申请的栈深度大于虚拟机所允许栈的最大深度,抛出。

4、堆(线程共享,分代收集算法,参数-Xms、-Xmx、-Xmn)

堆时虚拟机内存管理中最大的一块,在虚拟机启动时创建。所有的对象实例和数组创建在堆上进行分配,但是随着JIT编译器发展和逃逸分析技术成熟,这一说法变得不再绝对。

OutOfMemoryError:堆中没有内存完成对象实例分配,并且堆无法扩展时,抛出。
分代:young-eden、young-survivor(2块)、old

5、方法区(线程共享,Non-Heap,参数-XX:PermSize、-XX:MaxPermSize,JDK1.8已移除)

方法区用于存储已被迅疾加载的类信息、常量、静态变量,即使编译器编译后的代码等数据。开发者常常将其叫做永久代,但实际情况两者不对等,仅仅是HotSpot团队设计时,选在把GC分代收集扩展到方法区,省去为方法区专门编写内存管理的代码工作。现在已经逐步将永久带采用Native Memory实现,1.7中已经将字符串常量池从永久代中移除。1.8中移除方法区,转而用MetaSpace区域代替,新的JVM参数为-XX:MatespaceSize,抛出java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace异常,同理常量池是划分在Metaspace区域中,Metaspace和方法区最大的一个区别是Metaspace不在虚拟机中,而是使用本地内存

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Metaspace(参数:-XX:MetaspaceSize、-XX:MaxMetaspaceSize、-XX:MinMetaspaceSize、-XX:MinMetaspaceFreeRatio、-XX:MaxMetaspaceFreeRatio):需要设置-XX:MetaspaceSize设置类的元数据大小,最大可以利用空间是机器系统的内存空间大小,JVM可以通过增加本地内存空间来满足类元数据信息的存储,但是如果没有设置元数据大小,Bug产生Metaspace不断扩展可能导致系统内存奔溃,进而出现swap内存被耗尽,最终导致进程直接被系统kill。

OutOfMemoryError:方法区无法满足内存分配时需求,抛出。

6、运行时常量池(线程共享,空间受方法区大小限制)

运行时常量池用于存放编译器产生的各种字面量和符号引用。参考String.intern()方法使用。

String str1 = new StringBuild().append("aa").append("bb").toString();
System.out.Println(str1.intern() == str1);
String str2 = new StringBuild().append("ja").append("va").toString();
System.out.Println(str2.intern() == str2);

在JDK1.6返回的结果都是false,因为str1创建对象在堆中,str1.intern()方法会在方法区常量池中查找是否已存在该字符串,存在则引用常量池中常量,否则在常量池中创建引用,结果都为false(不同的两块区域);JDK1.7和JDK1.8中返回结果为true、false,区别在与常量池中的引用分配在堆中,aabb在常量池中不存在,则需要到堆中查找引用,所以为true,而java字符串在常量池中已经存在,则直接获取引用,false。

OutOfMemoryError:常量池无法再申请到内存时,抛出。

7、直接内存(线程共享,受本地内存空间限制)

非虚拟机运行时内存空间区域部分,也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。1.4中加入的NIO,引入基于通道与缓冲区的IO方式,使用Native函数库直接使用的Non-Heap内存。

OutOfMemoryError:各个内存区域综合大于物理内存限制后,抛出。

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