java內(nèi)存區(qū)域和內(nèi)存溢出

    HotSpotVM是SunJDK和OpenJDK中所帶的虛擬機(jī)，也是目前使用范圍最廣的java虛擬機(jī)。

    如果一段java方法被調(diào)用次數(shù)達(dá)到一定程度，就會(huì)被判定為熱代碼交給JIT編譯器即時(shí)編譯為本地代碼，提供運(yùn)行速度，這就是HotSpot虛擬機(jī)名稱的由來(lái)。

    一、內(nèi)存區(qū)域構(gòu)成

    1、程序計(jì)數(shù)器

    線程私有的內(nèi)存。

    在虛擬機(jī)的概念模型里，字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、異常處理、線程恢復(fù)都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)完成。

    為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器，各條線程之間計(jì)數(shù)器互不影響，獨(dú)立存儲(chǔ)。

    消耗內(nèi)存很少，可以忽略。

    2、java虛擬機(jī)棧

    線程私有的內(nèi)存，生命周期和線程相同。常有人把內(nèi)存分為堆和棧，這個(gè)棧就是虛擬機(jī)棧，或者虛擬機(jī)棧中的局部變量表部分。

    局部變量表存放了各種基本數(shù)據(jù)類型、對(duì)象引用和returnAddress(字節(jié)碼指令的地址)

    3、本地方法棧

    與虛擬機(jī)棧作用相似。區(qū)別是本地方法棧為虛擬機(jī)執(zhí)行java方法服務(wù)，而本地方法棧則為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)，即由非java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的方法。

    4、java堆

    所有線程共享，虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。

    堆是java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊。唯一目的是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有對(duì)象實(shí)例都在這里分配。

    如果堆中沒(méi)有內(nèi)存來(lái)完成實(shí)例分配，且不可擴(kuò)展將會(huì)拋出OutOfMemoryError。

    通過(guò)-Xmx和-Xms控制堆內(nèi)存最大值最小值

    5、方法區(qū)

    線程共享的內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。很多人習(xí)慣把Hotspot虛擬機(jī)中的方法區(qū)成為永久代，因?yàn)?/p>

    GC很少出現(xiàn)在這個(gè)區(qū)域。方法區(qū)無(wú)法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)會(huì)跑出OutOfMemoryError。

    使用動(dòng)態(tài)代理或CGLib這類字節(jié)碼技術(shù)時(shí)，需要消耗很大的方法區(qū)來(lái)保證動(dòng)態(tài)生成的Class能加載入內(nèi)存。

    通過(guò)MaxPermSize控制方法區(qū)容量

    6、運(yùn)行時(shí)常量池

    運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分

    二、內(nèi)存溢出

    Hotspot虛擬機(jī)中，對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的布局可以分為3塊區(qū)域：對(duì)象頭(Header)、實(shí)例數(shù)據(jù)(InstanceData)和對(duì)齊填充(Padding)

    1、堆溢出

    java.lang.OutOfMemoryError:javaheapspace

    2、虛擬機(jī)棧和本地方法棧溢出

    java.lang.StackOverflowError

    1

    3、方法區(qū)和運(yùn)行時(shí)常量池溢出

    java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace

    1

    垃圾收集算法和內(nèi)存分配策略

    主要是為了解決兩個(gè)問(wèn)題：內(nèi)存分配與內(nèi)存回收

    一、垃圾收集算法

    1、標(biāo)記-清除算法

    首先標(biāo)記出需要回收的對(duì)象，標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收。標(biāo)記清除效率較低，而且會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片。

    2、復(fù)制算法

    現(xiàn)在的商業(yè)虛擬機(jī)都采用這種收集算法來(lái)回收新生代。將內(nèi)存分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden和其中一塊Survivor。

    當(dāng)回收時(shí)將Eden和Survior中還存活的對(duì)象一次性的復(fù)制到另一塊Survivor空間上，最后清理掉Eden和剛才用過(guò)的Survivor空間。

    Hotspot虛擬機(jī)默認(rèn)Eden和Survivor大小比例是8:1，也就是說(shuō)每次新生代中可用的內(nèi)存空間為整個(gè)新生代容量的90%，只有10%的內(nèi)存會(huì)被浪費(fèi)。

    如果Survivor空間不夠用時(shí)，需要依賴?yán)夏甏M(jìn)行分配擔(dān)保。

    內(nèi)存的分配擔(dān)保就好像我們?nèi)ャy行貸款，如果信譽(yù)良好，銀行會(huì)默認(rèn)我們會(huì)如期還款，只需要有一個(gè)擔(dān)保人保證如果不能還，可以從他賬戶里扣錢，這樣對(duì)銀行就沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)了。

    如果另外一塊Survivor空間沒(méi)有足夠空間存放上一次新生代收集下來(lái)的存活對(duì)象，這些對(duì)象直接通過(guò)分配擔(dān)保機(jī)制進(jìn)入老年代。

    3、標(biāo)記-整理算法

    復(fù)制算法在對(duì)象存活率較高時(shí)要進(jìn)行較多的復(fù)制操作，效率會(huì)降低。老年代采用這種算法，與標(biāo)記清除不同的時(shí)，不是直接堆可回收的對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對(duì)象

    向一端移動(dòng)，然后直接清理掉邊界以外的內(nèi)存。

    4、分代收集算法

    一般把java堆分為新生代和老年代，新生代中每次垃圾收集都發(fā)現(xiàn)有大批對(duì)象死去，只有少量存活，那就選用復(fù)制算法，老年代因?yàn)閷?duì)象存活率高，沒(méi)有額外空間對(duì)他進(jìn)行

    內(nèi)存擔(dān)保，必須使用標(biāo)記-清理或標(biāo)記-整理算法

    二、內(nèi)存分配與回收策略

    1、對(duì)象優(yōu)先在Eden分配

    -XX:+PrintGCDetails告訴虛擬機(jī)在發(fā)生垃圾收集行為時(shí)打印內(nèi)存回收日志，并且在進(jìn)程退出時(shí)輸出當(dāng)前的內(nèi)存各區(qū)域分配情況。

    上面的設(shè)置可以限制java堆大小為20M不可擴(kuò)展，其中新生代老年代大小分別為10M

    2、大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

    經(jīng)常出現(xiàn)大對(duì)象容易導(dǎo)致內(nèi)存還有不少空間時(shí)就提前觸發(fā)GC以獲取足夠多的連續(xù)空間來(lái)安置它們，寫(xiě)程序時(shí)要盡量避免，更要避免短命大對(duì)象。

    虛擬機(jī)提供一個(gè)-XX:PretenureThreshold參數(shù)，上面的配置大于3M的對(duì)象直接在老年代分配，這樣做的目的是避免在Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存復(fù)制。

    根據(jù)內(nèi)存擔(dān)保，Survivor區(qū)無(wú)法容納的對(duì)象會(huì)直接進(jìn)入到老年代。

    3、長(zhǎng)期存活的對(duì)象將進(jìn)入老年代

    對(duì)象在Survivor區(qū)每熬過(guò)一次GC年齡就增加一歲，當(dāng)增加到一定程度(默認(rèn)是15歲)，就會(huì)晉升到老年代中。老年代做擔(dān)保時(shí)需要老年代有足夠多的空間，通過(guò)觸發(fā)FullGC來(lái)收集。

    虛擬機(jī)性能監(jiān)控命令與可視化工具

    命令行

    jps虛擬機(jī)進(jìn)程狀況工具

    jstat用于監(jiān)視虛擬機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)信息的命令行工具

    jstack用于生成虛擬機(jī)當(dāng)前時(shí)刻的線程快照，目的是定位線程長(zhǎng)時(shí)間卡頓的原因

    可視化工具

    JConsole

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