了解 Java 內(nèi)存模型是開發(fā)、部署、監(jiān)視、測試和調(diào)優(yōu) Java 應用程序性能的嚴肅 Java 開發(fā)人員的基本學習內(nèi)容。在這篇博文中，我們將討論 Java 內(nèi)存模型以及 JVM 內(nèi)存模型的每個部分如何有助于運行我們的程序。

首先看看你是否看懂下面這張JVM架構圖。

JVM內(nèi)存模型

在運行資源密集型 Java 程序時，您必須使用以下一些 JVM 內(nèi)存配置。

-XmsSetting — 初始堆大小

-XmxSetting — 最大堆大小

-XX:NewSizeSetting — 新一代堆大小

-XX:MaxNewSizeSetting — 最大新生代堆大小

-XX:MaxPermGenSetting — 永久代的最大大小

-XX:SurvivorRatioSetting — 新的堆大小比率(例如，如果 Young Gen 大小為 10m 且內(nèi)存開關為 –XX:SurvivorRatio=2，則將為 Eden 空間保留 5m，為兩個 Survivor 空間各保留 2.5m，默認值 = 8)

-XX:NewRatio — 提供 Old/New Gen 大小的比率(默認值 = 2)

但是你有沒有想過你的 JVM 是如何駐留在內(nèi)存中的?讓我展示一下。就像任何其他軟件一樣，JVM 會消耗主機操作系統(tǒng)內(nèi)存上的可用空間。

然而，在 JVM 內(nèi)部，存在單獨的內(nèi)存空間(Heap、Non-Heap、Cache)，用于存儲運行時數(shù)據(jù)和編譯后的代碼。

1.堆內(nèi)存

堆分為兩部分——年輕一代和老一輩

堆在 JVM 啟動時分配(初始大?。?Xms)

堆大小在應用程序運行時增加/減少

最大尺寸：-Xmx

(1)年輕一代

這是為包含新分配的對象而保留的

Young Gen包括三個部分——Eden Memory和兩個Survivor Memory空間(S0，S1)

大多數(shù)新創(chuàng)建的對象進入伊甸園空間。

當 Eden 空間充滿對象時，將執(zhí)行Minor GC(又名Young Collection)，并將所有幸存者對象移動到其中一個幸存者空間。

Minor GC 還會檢查幸存者對象并將它們移動到其他幸存者空間。所以在某個時候，其中一個幸存者空間總是空的。

經(jīng)過多次 GC 循環(huán)后幸存下來的對象將被移至老年代內(nèi)存空間。通常這是通過在年輕代對象有資格提升到老年代之前設置年齡閾值來完成的。

(2)老一代

這是保留的，用于包含在多輪 Minor GC 后可以存活的長壽命對象

當 Old Gen 空間已滿時，執(zhí)行Major GC(又名Old Collection)(通常需要更長的時間)

2.非堆內(nèi)存

這包括永久生成(自 Java 8 起由元空間取代)

Perm Gen 存儲每個類的結構，例如運行時常量池、字段和方法數(shù)據(jù)、方法和構造函數(shù)的代碼，以及 interned 字符串

Its size can be changed using -XX:PermSize and -XX:MaxPermSize

3.高速緩存

這包括代碼緩存

存放JIT編譯器生成的編譯代碼(即native代碼)、JVM內(nèi)部結構、加載的profiler agent代碼和數(shù)據(jù)等。

當代碼緩存超過閾值時，它會被刷新(對象不會被 GC 重新定位)。

堆棧與堆

到目前為止，我沒有提到任何關于 Java Stack 內(nèi)存的內(nèi)容，因為我想單獨強調(diào)它的區(qū)別。首先，看看下面的圖片，看看你是否知道這里發(fā)生了什么。

總之，長話短說，Java Stack 內(nèi)存用于線程的執(zhí)行，它包含方法特定的值和對 Heap 中其他對象的引用。讓我們將 Stack 和 Heap 都放到一個表中，看看它們的區(qū)別。

這是一個很好的例子(來自 baeldung.com)，它說明了 Stack 和 Heap 如何有助于執(zhí)行一個簡單的程序(使用代碼檢查堆棧順序)。

類人 { 
    int pid; 
    字符串名稱；
// 構造函數(shù)，setter/getter 
}
public class Driver { 
    public static void main(String[] args) { 
        int id = 23; 
        String pName = "喬恩"; 
        人 p = null；
        p = new Person(id, pName); 
    } 
}

修改

上面的 Java 內(nèi)存模型是最常討論的實現(xiàn)。然而，最新的 JVM 版本有不同的修改，例如引入了以下新的內(nèi)存空間。

Keep Area——新生代中的一個新內(nèi)存空間，用于包含最近分配的對象。直到下一個年輕一代才會執(zhí)行 GC。這個區(qū)域防止對象僅僅因為它們是在年輕收集開始之前分配的而被提升。

Metaspace——從 Java 8 開始，Permanent Generation 被 Metaspace 取代。它可以自動增加它的大小(直到底層操作系統(tǒng)提供的大小)，即使 Perm Gen 總是有一個固定的最大大小。只要類加載器處于活動狀態(tài)，元數(shù)據(jù)就會在元空間中保持活動狀態(tài)并且不能被釋放。

注意： 始終建議您瀏覽供應商文檔以找出適合您的 JVM 版本的內(nèi)容。

內(nèi)存相關問題

當存在嚴重的內(nèi)存問題時，JVM 會崩潰并在您的程序輸出中拋出錯誤指示，如下所示。

java.lang.StackOverFlowError — 表示Java堆棧內(nèi)存已滿

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space — 表示堆內(nèi)存已滿

java.lang.OutOfMemoryError: GC Overhead limit exceeded — 表示 GC 已達到其開銷限制

java.lang.OutOfMemoryError: Permgen space — 表示永久代空間已滿

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace — 表示元空間已滿(自 Java 8 起)

java.lang.OutOfMemoryError: Unable to create new native thread — 表示 JVM 本機代碼無法再從底層操作系統(tǒng)創(chuàng)建新的本機線程，因為已經(jīng)創(chuàng)建了太多線程并且它們消耗了 JVM 的所有可用內(nèi)存

java.lang.OutOfMemoryError: request size bytes for reason — 表示交換內(nèi)存空間已被應用程序完全消耗

java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit – 表示我們的應用程序使用的數(shù)組大小超過了底層平臺允許的大小