浅入理解JVM

JVM全称java虚拟机。HelloWorld.java(源代码) ->Hello.class->010101(2进制编码)，class文件和2进制编码需要在JVM中运行。

jvm运行时的数据区：

蓝色的是数据区，绿色的是指令区。

程序计数器：一块较小的内存空间，指向当前线程所执行的字节码指令的地址和行号，每条线程都有一个独立的程序计数器。唯一不会OOM的区域。

虚拟机栈：线程私有，存储当前运行方法所需要的数据、指令、返回地址。

每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接(比如存储的一个接口，运行时会解析找到实现类)、方法出口等信息。一个方法对应一个栈帧。局部变量表存放了各种基本类型、对象引用和returnAddress类型（指向了一条字节码指令地址）。其中64位长度long 和 double占两个局部变量空间，其他只占一个。可能出现2种异常：1.线程请求的栈的深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；2.如果虚拟机可以动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，就抛出OutOfMemoryError异常。设置JVM参数”-Xss228k”（即栈大小为228k）。

 本地方法栈：和Java虚拟机栈很类似，不同的是本地方法栈为Native方法服务。在HotSpot虚拟机实现中是把本地方法栈和虚拟机栈合二为一的。同理也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError。

Java堆：是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。由所有线程共享，在虚拟机启动时创建。堆区唯一目的就是存放对象实例。堆中可细分为新生代和老年代，新生代又可分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间(8:1:1)。堆无法扩展时，抛出OutOfMemoryError异常。设置JVM参数” -Xms20M -Xmx20M“（前者表示初始堆大小20M，后者表示最大堆大小20M）。

方法区：所有线程共享，存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。当方法区无法满足内存分配需求时，抛出OutOfMemoryError。

另外一个说法——永久代（Permanent Generation），呼应堆的新生代和老年代。方法区和堆的划分是JVM规范的定义，而不同虚拟机有不同实现，对于Hotspot虚拟机来说，将方法区纳入GC管理范围，这样就不必单独管理方法区的内存，所以就有了”永久代“这么一说。设置JVM参数为”-XX:MaxPermSize=20M”（方法区最大内存为20M）。

 在JDK1.7之前运行时常量池逻辑包含字符串常量池存放在方法区, 此时hotspot虚拟机对方法区的实现为永久代

在JDK1.7 字符串常量池被从方法区拿到了堆中, 这里没有提到运行时常量池,也就是说字符串常量池被单独拿到堆,运行时常量池剩下的东西还在方法区, 也就是hotspot中的永久代

在JDK1.8 hotspot移除了永久代，取而代之的是”元空间（Metaspace）“，所以在JDK8中虚拟机参数”-XX:MaxPermSize”也就没有了任何意义，取代它的是”-XX:MetaspaceSize“和”-XX:MaxMetaspaceSize”等, 这时候字符串常量池还在堆, 运行时常量池还在方法区, 只不过方法区的实现从永久代变成了元空间(Metaspace) 。

 

直接内存：并不是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。JDK1.4加入了NIO，引入一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据，提高了性能。当各个内存区域总和大于物理内存限制，抛出OutOfMemoryError异常。

 

Question:  为什么堆的新生代三个区域的大小比为8：1：1?

因为新生代使用复制回收算法。每次用来存放对象的是Eden区和其中一块Survivor区。当回收时，将Eden区和Survivor from中还存活着的对象一次性复制到另一块Survivor to区，复制算法所需要的担保内存为9:1。之所以Eden区：Survivor from区是8：1，是因为两个Survivor区的from和to区会进行位置交换。MinorGC后哪个区被清空没有对象了，这个区就会成为to区，而通过复制算法复制的还存活下的对象所在的那个区，也就是有对象的区即为from。（PS：新生代中Survivor to区内存不够用时，会触发老年代的担保机制进行分配担保。新生代与老年代默认内存比为1:2）

总结一下就是：

• 用来担保复制回收算法执行的内存为9：1。（留出一片空地）
• S1：S2应为1：1，可用内存中Eden：S1区为8：1。所以新生代三个区比为8：1：1。（使用的内存中还有一块要成为下次的空地）

 

JVM基础的参数和指令

jvm三种参数类型：

• 标配参数（java -version等）
• X参数（-Xint解释执行，-Xcomp第一次使用就编译成本地代码，-Xmixed混合模式先编译再执行）
• XX参数（分为Boolean和KV类型）

jvm常见命令和参数：

java -XX:+PrintFlagsInitial   ——查看所有默认参数(:=说明被人工修改)

jps -l       ——查看正在运行中的进程号

jinfo -flag 参数 进程号    ——查看某进程时候开启某布尔型参数

jinfo -flags 进程号   ——查询系统参数(Non-defauls)和人工参数(Command line)

-XX:+Boolean参数      ——表示开启某布尔型参数

-XX:-Boolean参数      ——表示关闭某布尔型参数

-XX:KV参数=???      ——表示设置KV类型参数为??

from ??? to ???       ——表示从初始默认值到自我期望值(最好一致)

-Xss: 初始栈内存大小 (等价于-XX:ThreadStackSize)

-Xms: 初始堆内存大小 -Xmx:最大堆内存大小(等价于InitialHeapSize 和XX:MaxHeapSize )

java -XX:+PrintCommandLineFlags -version  ——一种查看配置的方式,可以查看默认使用哪种垃圾回收器

-XX:SurvivorRatio  ——调整新生代eden区对from区和to区的倍数,默认为8:1:1(例如设置SurvivorRatio=6,比例为6:1:1)

-XX: NewRatio ——调整堆中老年代对新生代的占比,默认为2:1(例如设置为NewRatio=3,比例为3:1)

-XX:MaxTenuringThreshold  ——设置升到老年代的最大年龄(默认15,新生区15次gc)

例如: 

-XX：+PrintGCDetails

-XX:MaxTenuringThreshold=15   ——设置元空间大小为128m

-XX:MetaspaceSize=128m   ——设置元空间大小为128m

-XX:InitialHeapSize  ——初始化堆内存(默认本机内存的64分之1)

-XX:MaxHeapSize  ——最大堆内存(默认本机内存的4分之1)

-XX:ThreadStackSize ——单个线程栈的大小,查出来单位是k,其他都是b(windows根据本机内存大小一般默认为512k~1024k,linux64为1024k)

 

利用jps -l  和 jinfo -flag 组合查看某进程的某参数是多少,例如查看元空间大小

在VmOptions设置:-XX:MetaspaceSize=128m

再次查看,元空间大小变成了128m

jinfo -flags pid