java 内存模型相关问题解读

一、 JVM 内存模型

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1、堆
堆是Java虚拟机所管理的内存最大一块。堆是所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。此内存区域唯一的目的就是存放对象实例。所有的对象实例都在这里分配内存
可以通过 -Xms、-Xmx分别控制堆初始化是最小堆内存和最大堆内存大小。
2、虚拟机栈
  虚拟机栈是用于描述java方法执行的内存模型。
  每个java方法在执行时,会创建一个“栈帧(stack frame)”,栈帧的结构分为“局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口”几个部分(具体的作用会在字节码执行引擎章节中讲到,这里只需要了解栈帧是一个方法执行时所需要数据的结构)。我们常说的“堆内存、栈内存”中的“栈内存”指的便是虚拟机栈,确切地说,指的是虚拟机栈的栈帧中的局部变量表,因为这里存放了一个方法的所有局部变量。
3、堆内存结构
新生代(Eden区+2个Survivor区)、老年代 、永久代
  1、新生代:新创建的对象——>Eden区
  GC之后,存活的对象由Eden区 Survivor区0进入Survivor区1
  再次GC,存活的对象由Eden区 Survivor区1进入Survivor区0
  2、老年代:对象如果在新生代存活了足够长的时间而没有被清理掉(即在几次Young GC后存活了下来),则会被复制到老年代
  如果新创建对象比较大(比如长字符串或大数组),新生代空间不足,则大对象会直接分配到老年代上(大对象可能触发提前GC,应少用,更应避免使用短命的大对象)
  老年代的空间一般比新生代大,能存放更多的对象,在老年代上发生的GC次数也比年轻代少
  3、永久代:可以简单理解为方法区(本质上两者并不等价)
4、GC过程
首先,一般的对象产生都会在Eden中,较大的对象会直接进入老年代。在新生代中三个区域eden,from,to,一个时刻只会有两片内存被使用,首先eden肯定会被使用,from和to只有一片会被使用,主要是由于虚拟机采用的复制算法。
minor gc:为了避免在gc的时候产生内存碎片,jvm以牺牲空间的方式来做的,首先eden空间不足时会产生一次minor gc,垃圾回收器会在eden和一片使用的Survivor(假设是from)中进行清理,存活下来的对象会被复制到to中(假设to的大小足够装满),然后清空eden和from,保留下来的对象年龄加一。当年龄到达某一个设定值时会进入老年代,默认是15岁。还有一种情况是在Survivor区域相同年龄多有对象大于Survivor区域一半是所有该年龄及以上的都会被移动到老年代。
full gc:minor gc时Survivor区域不足以容纳年轻代中存活下来的对象时,且老年代中剩余空间容纳不了新生代中存活下来的对象时会进行full gc。老年代中因为没有进行分区,所以回收算法使用的是标记-清理算法或者标记整理算法。
5、对象在JVM堆内存中的生命周期
我是一个普通的java对象,我出生在Eden区,在Eden区我还看到和我长的很像的小兄弟,我们在Eden区中玩了挺长时间。有一天Eden区中的人实在是太多了,我就被迫去了Survivor区的“To”区,自从去了Survivor区,我就开始漂泊了,因为Survivor的两个区总是交换名字,所以我总是搬家,搬到To Survivor居住,搬来搬去,居无定所。直到我18岁的时候,爸爸说我成人了,该去社会上闯闯了。于是我就去了年老代那边,年老代里,人很多,并且年龄都挺大的,我在这里也认识了很多人。在年老代里,我生活了20年(每次GC加一岁),然后被回收。。
二、 常见OOM异常类型
1、 java.lang.StackOverflowError
问题原因:栈内存不够 常见场景:递归或者方法链过长
2、 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
问题原因:堆内存溢出 常见场景: 对象过大
3、 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
问题原因:jar或者class过大 堆溢出 解决方式:调整jvm参数
4、 java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
问题原因:线程被占用或阻塞

三、 堆内存问题定位
1 、jmap命令检查
Jdk自带的jmap命令可以用于检查JVM的内存使用情况。
使用“jmap -heap <PID>”命令,可以查看对应进程的堆内存使用情况,比如下图所示的结果。

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