jvm

笔者最近学习jvm 的内存模型,这里根据下面几个模块来做个总结:

1.jvm的内存模型

2.jvm gc原理

jvm的内存模型

 jvm 的内存模型实现很复杂,但是工作中经常接触的可大体分为如图所示:


jvm内存模型

1.程序计数器:当前线程所执行字节码的行号指示器,它是线程私有的,占jvm的一小块内存,不会发生oom

2.虚拟机栈:它是描述线程调用方法的一个内存模型,它是由一个个栈帧组成,线程每调用一个方法形成一个栈帧,栈帧又由局部变量,操作数栈,动态链接,方法返回等信息组成。线程执行方法的过程意味着栈帧入栈和出栈的过程,它是线程私有的。由于栈的长度在jvm默认是动态增长的,所以一般情况下当扩容时内存不足会发生oom

3.本地方法栈:和虚拟机栈相似,虚拟机栈是为虚拟机执行Java方法提供服务,而本地方法栈是为虚拟机执行native方法提供服务。

4.堆:主要用来存储java对象,它是线程共享的,堆按线程来划分的话,可为每个线程划分为一个个的区域。堆又个划分成新生代和老人代,堆的内存大小可通过 -Xmx20m -Xms20m -Xmn10m参数来配置,上述Xmx代表堆可用的最大内存,Xms为堆初始内存,Xmn为新生代内存,所以老人代内存等于堆内存减去老人代内存 。新生代又可细分为eden区,from survivor区,to survivor区,新生代的可用内存为eden区+survivor区,jvm默认eden和survivor区的大小比例为8:1,可通过-XX:SurvivorRatio 或者-XX:NewRatio来配置,内存不足时会发生oom,jvm gc主要回收内存的区域。

5.方法区:主要用来存放类信息,静态变量,动态链接,常量等信息的区域,线程共享的,默认大小跟最大的堆内存一致,可通过-XX:MaxperSize配置,当内存不足时,也会发生oom,主要是常量池的oom

6.常量池:存放字面量和符号引用的区域,位于方法区中。

JVM GC 原理

由于虚拟机栈所需的内存在虚拟机启动时就已经基本确定了,而堆内存和方法区的所需大小是不断变动的,所以gc主要发生在这两个区域当中。当一个对象没有被引用的时候,gc会将该对象回收,从而释放内存。

1.如何判断对象是否可用

可通过引用计数器和可达性分析算法来判断对象是否可用,jvm采用的是可达性分析算法来判断对象是否可用,这里先简单介绍下引用计数器,当一个对象被引用时,引用计数器就会加1,当引用计数器为0时,则该对象变为不可用,但是在java中,会发生两个不可用的对象互相引用的情况,导致这两个对象不被回收,从而发生内存泄漏。

可达性分析算法:jvm通过一系列的gc root,从该节点向下搜索,向下搜索的路径被称为引用链,当对象的引用链对任一gc root不可达时,从而判定该对象不可用。

如何确定gc root?

1.虚拟机栈中引用的对象

2.方法区中类静态熟悉引用的对象

3.方法区中常量引用的对象

4.本地方法栈中JNI引用的对象

对象的引用又分为强引用,软引用,弱引用,虚引用四种引用

强引用:类似Object x=new Obejct(),jvm gc时,不会回收此类的对象

软引用:可用但不是必须的对象,当内存不足时,可通过标记软引用,在垃圾收集器回收时回收此类对象,可通过SoftReference声明。

弱引用:不是必须的对象,在垃圾收集器回收之前,会将该类对象回收,可通个WeakReference声明

虚引用:此类对象只是用来标记,不会创建实例

2.GC算法

1.标记-清除算法:jvm gc时,会将不可用的对象全部标记,然后一次性的将标记的对象清除,该算法实现简单,但是标记和清除的效率低且会产生大量的内存碎片,会导致申请大内存时发生full gc或者oom


标记-清除

2.复制算法:jvm 将可用的内存分为大小相等两块,只用其中的一块,当发生gc时,将该块存活着的对象全部复制到另一块中,然后一次性清除该块。效率高但是可用空间为内存的一半,该算法一般用于新生代中


复制算法

3.标记-整理算法:标记过程和标记-清除算法一样,但是后续步骤不是对不可用对象进行回收,而是让所有存活的对象移至以测,然后直接清理掉边界以外的内存


标记-整理
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