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JVM 内存模型

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关键词:程序计数器、java 虚拟机栈、本地方法栈、静态方法区、堆区

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    持续更新 请关注:https://zorkelvll.cn/blogs/zorkelvll/articles/2018/11/18/1542543038635

问题

1、栈帧存储的是哪些东西?

一、概述

    程序计数器是较小一块内存空间,用于当前线程所执行的字节码的行号指示器

    分为 java 虚拟机栈和本地方法栈,主要用于方法的执行

    方法区存储类信息、常量、静态变量等数据,也称静态方法区,为与 java 堆进行区分也称之为非堆(别名 Non-Heap)

    堆内存年轻代(默认占堆内存 1/3,又分为 Eden 空间 - 伊甸区(也即新生代)、From Survivor 空间 - From 幸存者区、To Survivor 空间 - To 幸存者区,默认 8:1:1 比例分配)和老年代组成,是 JVM 中最大的一块内存

    内存分布:

        Java 内存≈Heap(堆内存)+PermGen(方法区)+Thread(栈)

        Heap(堆内存)=Young(年轻代)+Old(老年代)

        Young(年轻代)=EdenSpace(新生代)+From Survivor+To Survivor

参数设置:

  • 每个线程栈的大小:-Xss

  • 堆内存最小空间大小:-Xms**

  • 堆内存最大空间大小:-Xmx

  • 新生代最小空间大小:-XX:newSize

  • 新生代最大空间大小:-XX:maxNewSize    - (或者-Xmn1g,或者 -XX:NewRatio=1)

  • 老年代空间大小 = 堆内存空间大小 - 新生代空间大小 - 新生代 * (2 * 1/(8 + 1 + 1))

  • 注意:

     与 java 线程内存模型进行区分,即线程、主内存、工作内存:

二、Java 虚拟机运行时数据区

  • 1、 程序计数器:当前线程(-> 线程私有)所执行的字节码的行号指示器

    当前线程正在执行的是一个java 方法,则计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址

    当前线程正在执行的是一个native 方法,则计数器值为空

    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。

  • 2、Java 虚拟机栈:是描述Java 方法执行(-> 线程私有)的内存模型(每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧,用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息),每个方法从调用到执行完成的过程,都是对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程

    局部变量表:存放编译期已知的各种基本数据类型(如 boolean 等)、对象引用(reference 类型,为指向对象起始地址的引用指针,或指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置)、returnAddress 类型(为指向了一条字节码指令的地址);;且 64 位长度的 long 和 double 会占用 2 个局部变量空间(Slot),其余只占用 1 个

    StackOverflowError 异常:当线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时抛该异常

    OutOfMemoryError 异常:如果虚拟机栈可以动态扩展,且扩展时无法申请到足够的内存时抛该异常

  • 3、本地方法栈:相较于 Java 虚拟机栈(Java 方法)而言,只是为虚拟机使用到的Native 方法服务的(-> 线程私有);同样,抛 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常

  • 4、方法区:[jdk8 -> Metaspace 内存空间]

    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,线程共享的;

    JVM 虚拟机规范中将方法区描述为堆的一个逻辑部分,因此方法区也叫非堆,以与堆进行区分;

    Hotspot - 方法区也被 javaer 称为永久代(PermGen),实际上二者并不等价,只是因为在 Hotspot 中 GC 分代收集被扩展至了方法区,或者说使用永久代来实现方法区而已

    方法区的内存回收主要是针对常量池的回收和类型的卸载

    当无法满足内存分配需求时,那么将抛出 OutOfMemoryError 异常

  • 5、堆区:

     虚拟机启动时创建且是线程共享的一块内存区域,唯一目的就是存储对象实例,几乎所有的对象实例均在此分配;

    是垃圾收集器管理的主要区域,也因此称为 GC 堆(由于 GC 算法都是采用分代收集算法,因此也可以细分为年轻代(又分为 Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间,默认 8:1:1 比例分配)和老年代)

    当在堆中没有内存完成实例分配,且也无法扩展堆内存,那么将抛出 OutOfMemoryError 异常、

三、其他

    一个 2G 堆大小的 JVM,可能总共占据的内存大小如下:

        堆内存 + 线程数 * 线程栈 + 永久代 + 二进制代码 + 堆外内存

        2G + 1000 * 1M + 256M + 48/240M + (~2G) = 5.5G (3.5G) 
        - 堆内存: 存储 Java 对象,默认为物理内存的 1/64 
        - 线程栈: 存储局部变量(原子类型,引用)及其他,默认为 1M 
        - 永久代 - 方法区: 存储类定义及常量池,注意 JDK7/8 的区别 
        - 二进制代码:JDK7 与 8,打开多层编译时的默认值不一样,从 48 到 240M 
        - 堆外内存: 被 Netty,堆外缓存等使用,默认最大值约为堆内存大小

四、参考

1、https://blog.csdn.net/liuxinghao/article/details/73963399

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