JAVA 内存分析
Java 运行时的内存划分
程序计数器
记录当前线程所执行的字节码行号,用于获取下一条执行的字节码。
当多线程运行时,每个线程切换后需要知道上一次所运行的状态、位置。由此也可以看出程序计数器是每个线程私有的。
虚拟机栈
虚拟机栈由一个一个的栈帧组成,栈帧是在每一个方法调用时产生的。
每一个栈帧由局部变量区
、操作数栈
等组成。每创建一个栈帧压栈,当一个方法执行完毕之后则出栈。
- 如果出现方法递归调用出现死循环的话就会造成栈帧过多,最终会抛出
StackOverflowError
。- 若线程执行过程中栈帧大小超出虚拟机栈限制,则会抛出
StackOverFlowError
。- 若虚拟机栈允许动态扩展,但在尝试扩展时内存不足,或者在为一个新线程初始化新的虚拟机栈时申请不到足够的内存,则会抛出
OutOfMemoryError
。
这块内存区域也是线程私有的。
Java 堆
Java
堆是整个虚拟机所管理的最大内存区域,所有的对象创建都是在这个区域进行内存分配。
这块区域也是垃圾回收器重点管理的区域,由于大多数垃圾回收器都采用分代回收算法
,所有堆内存也分为 新生代
、老年代
,可以方便垃圾的准确回收。
这块内存属于线程共享区域。
其中新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域:Eden、From Survivor、To Survivor。
这样划分的目的是为了使 JVM 能够更好的管理堆内存中的对象,包括内存的分配以及回收。
堆的内存模型大致为:
从图中可以看出: 堆大小 = 新生代 + 老年代。其中,堆的大小可以通过参数 –Xms、-Xmx 来指定。
JVM 默认值均以1.6为准。
默认的,新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ( 该值可以通过参数 –XX:NewRatio 来指定 ),即:新生代 ( Young ) = 1/3 的堆空间大小。
老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空间大小。
其中,新生代 ( Young ) 被细分为 Eden 和 两个 Survivor 区域,这两个 Survivor 区域分别被命名为 from 和 to,以示区分。
默认的,Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定 ),即: Eden = 8/10 的新生代空间大小,from = to = 1/10 的新生代空间大小。
JVM 每次只会使用 Eden 和其中的一块 Survivor 区域来为对象服务,所以无论什么时候,总是有一块 Survivor 区域是空闲着的。
因此,新生代实际可用的内存空间为 9/10 ( 即90% )的新生代空间。
为什么要把堆分为新生代,老年代?
单纯从JVM的功能考虑,并不需要新生代,完全可以针对整个堆进行操作。简单的来说:新生代存在的唯一理由是优化垃圾回收(GC)的性能。
更具体说,把堆划分为新生代和老年代有2个好处:简化了新对象的分配(只在新生代分配内存),可以更有效的清除不再需要的对象(即死对象)(新生代和老年代使用不同的GC算法)
通过广泛研究面向对象实现的应用,发现一个共同特点:很多对象的生存时间都很短。同时研究发现,新生对象很少引用生存时间长的对象。结合这2个特点,很明显 GC 会频繁访问新生对象,例如在堆中一个单独的区域,称之为新生代。在新生代中,GC可以快速 标记回收”死对象”,而不需要扫描整个Heap中的存活一段时间的”老对象”。
SUN/Oracle 的HotSpot JVM 又把新生代进一步划分为3个区域:一个相对大点的区域,称为”伊甸园区(Eden)”;两个相对小点的区域称为”From 幸存区(survivor)”和”To 幸存区(survivor)”。按照规定,新对象会首先分配在 Eden 中(如果新对象过大,会直接分配在老年 代中)。在GC中,Eden 中的对象会被移动到survivor中,直至对象满足一定的年纪(定义为熬过GC的次数),会被移动到老年代。
基于大多数新生对象都会在GC中被收回的假设。新生代的GC 使用复制算法。在GC前To 幸存区(survivor)保持清空,对象保存在 Eden 和 From 幸存区(survivor)中,GC运行时,Eden中的幸存对象被复制到 To 幸存区(survivor)。针对 From 幸存区(survivor)中的幸存对 象,会考虑对象年龄,如果年龄没达到阀值(tenuring threshold),对象会被复制到To 幸存区(survivor)。如果达到阀值对象被复制到老年代。复制阶段完成后,Eden 和From 幸存区中只保存死对象,可以视为清空。如果在复制过程中To 幸存区被填满了,剩余的对象 会被复制到老年代中。最后 From 幸存区和 To幸存区会调换下名字,在下次GC时,To 幸存区会成为From 幸存区。
方法区
方法区主要用于存放已经被虚拟机加载的类信息,如常量,静态变量
。 这块区域也被称为永久代
(
是HotSpot的一种具体实现,实际指的就是方法区)
元空间(Metaspace)
从JDK 8开始,Java开始使用元空间取代永久代,元空间的本质和永久代类似,都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存。因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制,但可以 通过以下参数来指定元空间的大小:
运行时常量池
运行时常量池是方法区的一部分,其中存放了一些符号引用。当 new 一个对象时,会检查这个区域是否有这个符号的引用。
本地方法栈
简单地讲,就是一个java调用非java代码的接口。
参考
- https://github.com/crossoverJie/JCSprout/blob/master/MD/MemoryAllocation.md
- https://blog.csdn.net/u013417227/article/details/79408645
- https://www.jianshu.com/p/c1ac5e7a5f87
- https://blog.csdn.net/lvyuan30276/article/details/48527123
- https://www.cnblogs.com/paddix/p/5309550.html