网站内容和备案不一,美瞳网站建设,网站建设中 模板 下载,西安百度百科转载自 jvm系列(二):JVM内存结构所有的Java开发人员可能会遇到这样的困惑#xff1f;我该为堆内存设置多大空间呢#xff1f;OutOfMemoryError的异常到底涉及到运行时数据的哪块区域#xff1f;该怎么解决呢#xff1f;其实如果你经常解决服务器性能问题#xff0c;那么这…转载自 jvm系列(二):JVM内存结构所有的Java开发人员可能会遇到这样的困惑我该为堆内存设置多大空间呢OutOfMemoryError的异常到底涉及到运行时数据的哪块区域该怎么解决呢其实如果你经常解决服务器性能问题那么这些问题就会变的非常常见了解JVM内存也是为了服务器出现性能问题的时候可以快速的了解那块的内存区域出现问题以便于快速的解决生产故障。
先看一张图这张图能很清晰的说明JVM内存结构布局。JVM内存结构主要有三大块堆内存、方法区和栈。堆内存是JVM中最大的一块由年轻代和老年代组成而年轻代内存又被分成三部分Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间,默认情况下年轻代按照8:1:1的比例来分配
方法区存储类信息、常量、静态变量等数据是线程共享的区域为与Java堆区分方法区还有一个别名Non-Heap(非堆)栈又分为java虚拟机栈和本地方法栈主要用于方法的执行。
在通过一张图来了解如何通过参数来控制各区域的内存大小控制参数
-Xms设置堆的最小空间大小。-Xmx设置堆的最大空间大小。-XX:NewSize设置新生代最小空间大小。-XX:MaxNewSize设置新生代最大空间大小。-XX:PermSize设置永久代最小空间大小。-XX:MaxPermSize设置永久代最大空间大小。-Xss设置每个线程的堆栈大小。
没有直接设置老年代的参数但是可以设置堆空间大小和新生代空间大小两个参数来间接控制。
老年代空间大小堆空间大小-年轻代大空间大小从更高的一个维度再次来看JVM和系统调用之间的关系方法区和对是所有线程共享的内存区域而java栈、本地方法栈和程序员计数器是运行是线程私有的内存区域。
下面我们详细介绍每个区域的作用
Java堆Heap
对于大多数应用来说Java堆Java Heap是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域因此很多时候也被称做“GC堆”。如果从内存回收的角度看由于现在收集器基本都是采用的分代收集算法所以Java堆中还可以细分为新生代和老年代再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。
根据Java虚拟机规范的规定Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中只要逻辑上是连续的即可就像我们的磁盘空间一样。在实现时既可以实现成固定大小的也可以是可扩展的不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的通过-Xmx和-Xms控制。
如果在堆中没有内存完成实例分配并且堆也无法再扩展时将会抛出OutOfMemoryError异常。
方法区Method Area
方法区Method Area与Java堆一样是各个线程共享的内存区域它用于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。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分但是它却有一个别名叫做Non-Heap非堆目的应该是与Java堆区分开来。
对于习惯在HotSpot虚拟机上开发和部署程序的开发者来说很多人愿意把方法区称为“永久代”Permanent Generation本质上两者并不等价仅仅是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区或者说使用永久代来实现方法区而已。
Java虚拟机规范对这个区域的限制非常宽松除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外还可以选择不实现垃圾收集。相对而言垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的但并非数据进入了方法区就如永久代的名字一样“永久”存在了。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载一般来说这个区域的回收“成绩”比较难以令人满意尤其是类型的卸载条件相当苛刻但是这部分区域的回收确实是有必要的。
根据Java虚拟机规范的规定当方法区无法满足内存分配需求时将抛出OutOfMemoryError异常。
方法区有时被称为持久代PermGen。所有的对象在实例化后的整个运行周期内都被存放在堆内存中。堆内存又被划分成不同的部分伊甸区(Eden)幸存者区域(Survivor Sapce)老年代Old Generation Space。
方法的执行都是伴随着线程的。原始类型的本地变量以及引用都存放在线程栈中。而引用关联的对象比如String都存在在堆中。为了更好的理解上面这段话我们可以看一个例子
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import org.apache.log4j.Logger;
public class HelloWorld {private static Logger LOGGER Logger.getLogger(HelloWorld.class.getName());public void sayHello(String message) {SimpleDateFormat formatter new SimpleDateFormat(dd.MM.YYYY); String today formatter.format(new Date());LOGGER.info(today : message); }
}
这段程序的数据在内存中的存放如下通过JConsole工具可以查看运行中的Java程序比如Eclipse的一些信息堆内存的分配线程的数量以及加载的类的个数程序计数器Program Counter Register
程序计数器Program Counter Register是一块较小的内存空间它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里仅是概念模型各种虚拟机可能会通过一些更高效的方式去实现字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的在任何一个确定的时刻一个处理器对于多核处理器来说是一个内核只会执行一条线程中的指令。因此为了线程切换后能恢复到正确的执行位置每条线程都需要有一个独立的程序计数器各条线程之间的计数器互不影响独立存储我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。
如果线程正在执行的是一个Java方法这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址如果正在执行的是Natvie方法这个计数器值则为空Undefined。
此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
JVM栈JVM Stacks
与程序计数器一样Java虚拟机栈Java Virtual Machine Stacks也是线程私有的它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧Stack Frame用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型boolean、byte、char、short、int、float、long、double、对象引用reference类型它不等同于对象本身根据不同的虚拟机实现它可能是一个指向对象起始地址的引用指针也可能指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置和returnAddress类型指向了一条字节码指令的地址。
其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间Slot其余的数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配当进入一个方法时这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
在Java虚拟机规范中对这个区域规定了两种异常状况如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度将抛出StackOverflowError异常如果虚拟机栈可以动态扩展当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
本地方法栈Native Method Stacks
本地方法栈Native Method Stacks与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法也就是字节码服务而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机譬如Sun HotSpot虚拟机直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
哪儿的OutOfMemoryError
对内存结构清晰的认识同样可以帮助理解不同OutOfMemoryErrors
Exception in thread “ main ”: java . lang . OutOfMemoryError : Java heap space
原因对象不能被分配到堆内存中Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
原因类或者方法不能被加载到老年代。它可能出现在一个程序加载很多类的时候比如引用了很多第三方的库Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
原因创建的数组大于堆内存的空间Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: request size bytes for reason. Out of swap space?
原因分配本地分配失败。JNI、本地库或者Java虚拟机都会从本地堆中分配内存空间。Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: reason stack traceNative method
原因同样是本地方法内存分配失败只不过是JNI或者本地方法或者Java虚拟机发现
维基百科对JVM的介绍
Overview of a Java virtual machine (JVM) architecture based on The Java Virtual Machine Specification Java SE 7 Edition
A Java virtual machine (JVM) is an abstract computing machine that enables a computer to run a Java program. There are three notions of the JVM: specification, implementation, and instance. The specification is a document that formally describes what is required of a JVM implementation. Having a single specification ensures all implementations are interoperable. A JVM implementation is a computer program that meets the requirements of the JVM specification. An instance of a JVM is an implementation running in a process that executes a computer program compiled into Java bytecode.
Java Runtime Environment (JRE) is a software package that contains what is required to run a Java program. It includes a Java Virtual Machine implementation together with an implementation of the Java Class Library. The Oracle Corporation, which owns the Java trademark, distributes a Java Runtime environment with their Java Virtual Machine called HotSpot.
Java Development Kit (JDK) is a superset of a JRE and contains tools for Java programmers, e.g. a javaccompiler. The Java Development Kit is provided free of charge either by Oracle Corporation directly, or by the OpenJDK open source project, which is governed by Oracle.
