堆、栈、方法区—JVM 内存模型分析
前言
不论是正经或者不正经的程序猿要想变强不能光光变秃,你还必须掌握JVM相关的底层知识。
JVM 内存模型
首先先来看看下面的图这是一张JVM内存模型的一个概况图
接下来我们对于运行时数据区的五个内存区域做一个简单的介绍:
1. Java虚拟机栈
虚拟机栈描述的是Java方法执行的动态内存模型。当我们的栈空间不足时,就会抛出*Error
- 栈帧:每一个方法执行都会创建一个栈帧,伴随着方法从创建到执行完成。用于存储局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出口等信息
- 局部变量表:存放编译器可知的各种数据类型,引用类型,returnAddress类型。局部变量表的内存空间在编译器完成分配,当进入一个方法的时候,这个方法需要在帧中分配多少内存是固定的,方法运行期间是不会改变局部变量表的大小。
2. 本地方法栈
与虚拟机栈基本类似(栈的空间大小远远小于堆)
- 虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务
- 本地方法栈为虚拟机栈执行native方法服务
3. 堆内存
java进程运行过程中创建的对象存放在堆中,堆被划分成两个不同的区域:新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域:Eden、From Survivor、To Survivor。
堆内存是所有线程共有的,下图中的Perm代表的是永久代,但是注意永久代并不属于堆内存中的一部分,同时jdk1.8之后永久代也将被移除。
堆的内存模型大致为如下:
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。
新生代是 GC 收集垃圾的频繁区域。 当对象在 Eden ( 包括一个 Survivor 区域,这里假设是 from 区域 ) 出生后,在经过一次 Minor GC 后,如果对象还存活,并且能够被另外一块 Survivor 区域所容纳
( 上面已经假设为 from 区域,这里应为 to 区域,即 to 区域有足够的内存空间来存储 Eden 和 from 区域中存活的对象 ),则使用复制算法将这些仍然还存活的对象复制到另外一块 Survivor 区域 ( 即 to 区域 ) 中,然后清理所使用过的 Eden 以及 Survivor 区域 ( 即 from 区域 ),并且将这些对象的年龄设置为1,以后对象在 Survivor 区每熬过一次 Minor GC,就将对象的年龄 + 1,当对象的年龄达到某个值时 ( 默认是 15 岁,可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设定 ),这些对象就会成为老年代。
但这也不是一定的,对于一些较大的对象 ( 即需要分配一块较大的连续内存空间 ) 则是直接进入到老年代。
4. 程序计数器
几乎不占有内存。用于取下一条执行的指令。
- 程序计数器是一块较小的内存区域,是当前线程所执行的字节码文件的行号指示器
- 程序计数器处于线程独占区
- 如果线程执行的是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。如果执行的是native方法,这个计数器的值是undefined
- 此区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域
5. 方法区
方法区也称”永久代“,它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域。默认最小值为16MB,最大值为64MB(64位JVM由于指针膨胀,默认是85M),可以通过-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 参数限制方法区的大小。它是一片连续的堆空间,永久代的垃圾收集是和老年代(old generation)捆绑在一起的,因此无论谁满了,都会触发永久代和老年代的垃圾收集。不过,一个明显的问题是,当JVM加载的类信息容量超过了参数-XX:MaxPermSize设定的值时,应用将会报OOM的错误。参数是通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来设定的。