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    JVM内存结构相关知识解析

    栏目:代码类 时间:2019-11-13 12:07

    最近在看《 JAVA并发编程实践 》这本书,里面涉及到了 Java 内存模型,通过 Java 内存模型顺理成章的来到的 JVM 内存结构,关于 JVM 内存结构的认知还停留在上大学那会的课堂上,一直没有系统的学习这一块的知识,所以这一次我把《 深入理解Java虚拟机JVM高级特性与最佳实践 》、《 Java虚拟机规范 Java SE 8版 》这两本书中关于 JVM 内存结构的部分都看了一遍,算是对 JVM 内存结构有了新的认识。JVM 内存结构是指:Java 虚拟机定义了若干种程序运行期间会使用的运行时数据区,其中有一些会随着虚拟机启动而创建,随着虚拟机退出而销毁,另一些则与线程一一对应,随着线程的开始而创建,随着线程的结束而销毁。具体的运行时数据区如下图所示:

    在 Java 虚拟机规范中,定义了五种运行时数据区,分别是 Java 堆、方法区、虚拟机栈、本地方法区、程序计数器,其中 Java 堆和方法区是线程共享的。接下来就具体看看这 五种运行时数据区。

    Java 堆(Heap)

    Java 堆是所有线程共享的一块内存区域,它在虚拟机启动时 就会被创建,并且单个 JVM 进程有且仅有一个 Java 堆。Java 堆是用来存放对象实例及数组,也就是说我们代码中通过 new 关键字 new 出来的对象都存放在这里。所以这里也就成为了垃圾回收器的主要活动营地了,于是它就有了一个别名叫做 GC 堆,根据垃圾回收器的规则,我们可以对 Java 堆进行进一步的划分,具体 Java 堆内存结构如下图所示:

    我们可以将 Java 堆划分为新生代和老年代两个大模块,在新生代中,我们又可以进一步分为 Eden 空间、From Survivor 空间(s0)、To Survivor 空间(s1),Survivor 空间有一个为空,用于发生 GC 时存放存活对象,老年代存放的是经过多次 Minor GC 仍然存活的对象或者是一些大对象,FGC 就是发生在老年代。

    上面就是 Java 堆的具体结构,我们也知道 Java 堆中的各空间大小,我们是可以动态控制的,这个在图中我也进行了简单的标注,下面我们一起来详细的了解一下这三个参数:

    -Xms:JVM启动时申请的初始Heap值,默认为操作系统物理内存的1/64,例如-Xms20m -Xmx:JVM可申请的最大Heap值,默认值为物理内存的1/4,例如-Xmx20m,我们最好将 -Xms 和 -Xmx 设为相同值,避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存; -Xmn:设置新生代的内存大小,-Xmn 是将NewSize与MaxNewSize设为一致,我们也可以分别设置这两个参数

    在 Java 堆中会发生 OOM 异常,当我们的 Java 堆内有足够的空间去完成实例分配时,并且堆也无法扩展,将会抛出我们常见的OutOfMemoryError 异常,如下图所示:

    关于 OOM 异常,我还是想多说一句,网上有一道非常火的面试题:JVM 堆内存溢出后,其他线程是否可继续工作?,我个人觉得不少回答是错误的,有兴趣的可以研究一下。

    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,是 Java 虚拟机中唯二的内存共享区域。在 Java 虚拟机规范中是这样定义方法区的:它存储了每个类的结构信息,例如运行时常量池、字段、方法数据、构造函数和普通方法的字节码内容,还包括一些在类、实例、接口初始化时用到的特殊方法。

    方法区在虚拟机启动的时候被创建,虽然方法区是堆的逻辑组成部分,但是简单的虚拟机实现可以选择在这个区域不实现垃圾收集与压缩,方法区在实际内存空间中可以不是连续的,对于方法区的容量,你可以是固定的,也可以随着程序的执行动态扩展,并且在不需要过多空间时自动收缩。