Java虚拟机内存模型(JMM)

Java和C plus plus的主要区别:内存动态分配和垃圾回收(C plus plus程序员和Java程序员之间的围城)

一、Java内存模型

Java虚拟机管理的内存模型主要包含以下几个运行时数据区:方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器

1.程序计数器

程序计数器是一块比较小的内存空间,可以看做当前线程所执行的字节码行号的指示器.

Java多线程执行时,为了保证不同线程切换之后恢复执行时能够找到上次执行的位置,在每个线程的内部都有一个程序计数器来记录这个位置。程序计数器在各个线程内独立存储互补影响,程序计数器的内存空间是线程私有的。

如果线程执行的是一个Java方法,那么程序计数器指向的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址,如果是Native方法,那么计数器是空(Undefined)

程序计数器是唯一一个不会出现OutOfMemoryError的内存区域

2.Java虚拟机栈

Java虚拟机栈也是线程私有的,Java虚拟机栈是Java方法执行的内存模型,每个方法在执行时会对应一个栈帧,栈帧主要保存的信息有局部变量表、操作数栈、动态链接、方法的出入口等信息,每个方法的执行过程就对应这栈帧入栈和出栈的过程。

局部变量表:用于存放方法参数和局部变量,在Class文件方法表的Code属性的max_locals指定了该方法需要的局部变量表的最大容量,存储单元是变量槽(Slot),一个槽一般可存储大多数简单类型和Reference,returnAddress,Reference指定堆中的内存地址的索引和该类型在方法区中的类型信息,returnAssress则指向一条字节码指定地址。对于long和double类型,一般需要两个槽来存储

Tips:一般离开了作用域槽就可以被复用了,但如果后续没有槽的使用,则不一定会立马被回收,所以编码建议就是将不再使用的对象手动赋值为null

操作数栈:方法执行算数运算和其他方法调用参数传递。Class文件方法表的Code 属性的 max_stacks指定了执行过程中最大的栈深度

动态链接:Class 文件中存放了大量的符号引用,字节码中的方法调用指令就是以常量池中指向方法的符号引用作为参数。这些符号引用一部分会在类加载阶段或第一次使用时转化为直接引用,这种转化称为静态解析。另一部分将在每一次运行期间转化为直接引用,这部分称为动态连接

方法返回地址

(1)遇到返回指令

(2)发生异常

两种异常:

(1)如果请求的栈的深度超过了虚拟机栈所允许的深度,那么就会出现StackOverFlowError异常

(2)如果虚拟机栈允许动态扩展,如果扩展无法申请到需要的大小,就会出现OutOfMemoryError

3.本地方法栈

本地方法栈和Java虚拟机栈类似,区别在于Java虚拟机栈调用的是Java方法,而本地方法栈调用的本地方法

4.Java堆

Java堆是Java虚拟机管理的内存中的最大一块,是所有线程共享的内存区域。几乎所有对象实例和数组都是堆上分配。

堆主要分为新生代和老年代,还可细分位Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。

几个参数:

-Xmx:设置最大堆的大小

-Xmn:设置新生代的大小

-Xms:设置最小堆的大小

-Xss:设置栈的大小

异常:当堆中没有内存可分配并且堆也无法扩展时,就会抛出OutOfMemoryError异常。

5.方法区

方法区和堆一样,是线程共享的区域,用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、类的静态变量、即使编辑器编译后的代码等数据。

有些人喜欢把方法区称为“永久代”,但两者并不是等价的,只是HotSpot虚拟机的垃圾收集器方便这部分内存的管理而用永久代来实现方法区。

-XX:MaxPermSize永久代大小,但这更容易内存溢出,如String.intern(),JDK 1.7已经将永久带的字符串常量池移出。该区域内存回收主要是针对类型的卸载和常量池的回收。

异常:当方法区的内存不能够满足内存分配需求时,就会抛出OutOfMemoryError异常。

6.运行时常量池

Class文件除了有类的版本、字段、方法、接口等信息,还有一项就是运行时常量池,存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分将在类加载之后进入方法区的运行时常量池存放。运行时常量池属于方法区的一部分,也会抛出OutOfMemoryError异常

==符号引用、直接引用==

7.直接内存

直接内存并不属于虚拟机运行时数据区的一部分,也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。

内存分析Demo

之前项目启动和运行并不会报错,最近发现项目启动时就直接报错,查看日志发现提示Perm Gen Space outofMemory,也就是永久代方法区发生了内存溢出,后来想一想方法区中存放的内容,想到了最近做的一个功能,使用Spring加载了很多类,从而导致不够用了,然后项目启动失败。

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