JVM内存模型和结构:
1.有些区域随虚拟机的启动而存在
2.有些区域随线程的启动而启动,随线程的结束而销毁
JVM运行时内存结构
JVM的内存结构大概分为:
1.堆(Heap):线程共享。所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。回收器主要管理的对象。
2.方法区(Method Area):线程共享。存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码。
3.虚拟机栈(JVM Stack):线程私有。存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口,对象指针。
4.本地方法栈(Native Method Stack):线程私有。为虚拟机使用到的Native 方法服务。如Java使用c或者c++编写的接口服务时,代码在此区运行。
5.程序计数器(Program Counter Register):线程私有。有些文章也翻译成PC寄存器(PC Register),同一个东西。它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。指向下一条要执行的指令。
堆
堆的作用是存放对象实例和数组。从结构上来分,可以分为新生代和老年代。而新生代又可以分为Eden 空间、From Survivor 空间(s0)、To Survivor 空间(s1)。 所有新生成的对象首先都是放在新生代的。需要注意,Survivor的两个区是对称的,没先后关系,所以同一个区中可能同时存在从Eden复制过来的对象,和从前一个Survivor复制过来的对象,而复制到老年代的只有从第一个Survivor区过来的对象。而且,Survivor区总有一个是空的。
控制参数
-Xms设置堆的最小空间大小。-Xmx设置堆的最大空间大小。-XX:NewSize设置新生代最小空间大小。-XX:MaxNewSize设置新生代最小空间大小。
垃圾回收
此区域是垃圾回收的主要操作区域。
异常情况
如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError 异常
方法区
方法区(Method Area)与Java 堆一样,是各个线程共享的内存区域,它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。虽然Java 虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是它却有一个别名叫做Non-Heap(非堆),目的应该是与Java 堆区分开来。
很多人愿意把方法区称为“永久代”(Permanent Generation),本质上两者并不等价,仅仅是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC 分代收集扩展至方法区,或者说使用永久代来实现方法区而已。对于其他虚拟机(如BEA JRockit、IBM J9 等)来说是不存在永久代的概念的。在Java8中永生代彻底消失了。
控制参数
-XX:PermSize 设置最小空间 -XX:MaxPermSize 设置最大空间。
垃圾回收
对此区域会涉及但是很少进行垃圾回收。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载,一般来说这个区域的回收“成绩”比较难以令人满意。
异常情况
根据Java 虚拟机规范的规定, 当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError。
方法栈
每个线程会有一个私有的栈。每个线程中方法的调用又会在本栈中创建一个栈帧。在方法栈中会存放编译期可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(reference 类型,它不等同于对象本身。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
控制参数
-Xss控制每个线程栈的大小。
异常情况
在Java 虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常状况:
StackOverflowError: 异常线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时抛出;
OutOfMemoryError 异常: 虚拟机栈可以动态扩展,当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出。
本地方法栈
本地方法栈(Native Method Stacks)与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的,其
区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java 方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则
是为虚拟机使用到的Native 方法服务。
控制参数
在Sun JDK中本地方法栈和方法栈是同一个,因此也可以用-Xss控制每个线程的大小。
异常情况
与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError 和OutOfMemoryError异常。
程序计数器
它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
异常情况
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。
常见内存溢出错误
有了对内存结构清晰的认识,就可以帮助我们理解不同的OutOfMemoryErrors,下面列举一些比较常见的内存溢出错误,通过查看冒号“:”后面的提示信息,基本上就能断定是JVM运行时数据的哪个区域出现了问题。
Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
原因:对象不能被分配到堆内存中。
Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
原因:类或者方法不能被加载到老年代。它可能出现在一个程序加载很多类的时候,比如引用了很多第三方的库。
Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
原因:创建的数组大于堆内存的空间。
Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: request <size> bytes for <reason>. Out of swap space?
原因:分配本地分配失败。JNI、本地库或者Java虚拟机都会从本地堆中分配内存空间。
Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: <reason> <stack trace>(Native method)
原因:同样是本地方法内存分配失败,只不过是JNI或者本地方法或者Java虚拟机发现。
1.不同的虚拟机实现可能不同,但是一般都会遵守规范
2.规范中方法区只是一种概念上的区域,说明了其应该具有的功能,但并没有说明其具体应该位于何处。不同的虚拟机实现,会有一定的自由度。有些虚拟机是在堆内实现的
3.运行时常量池用于存放编译期的各种字面值和符号引用。不过Java并没有要求常量只能在编译期才能产生,通过String.intern也能产生
4.除了图中所列的内存区域,还有一块内存可供使用,那就是直接内存。JVM规范并没有定义这一块区域,所以并不由JVM管理,是利用本地方法库直接在堆外申请的内存
5.堆和栈的数据划分并不是绝对的,JIT会针对对象分配做一定的优化
JVM内存结构由JVM虚拟机规范定义。描述的是java程序执行过程中,由JVM管理的不同数据区域,各个区域的功能会有区别
Java内存模型
Java堆和方法区是多个线程共享的数据区域。多个线程可以操作堆和方法区中的同一个数据。Java的线程间通过共享内存进行通信
1.Java内存模型的英文名称为Java Memory Model(JMM),其并不想JVM内存结构一样真实存在,而是一个抽象的概念。通过JSR-133 Java Memory Model and Thread Specification中的描述,我们知道JMM和线程有关,它描述了一组规范或规则,一个线程对共享变量的写入时对另一个线程是可见的。
2.Java多线程对共享内存进行操作的时候,会存在一些如可见性、原子性和顺序性的问题,JMM是围绕着多线程通信及相关的一些特性而建立的模型。而JMM定义了一些语法集,而这些语法集映射到Java语言的volatile、synchronized等关键字Java对象模型
Java对象在JVM中的存储有一定的结构,Java对象自身的存储模型就叫做Java对象模型。
总:
JVM内存结构,和Java虚拟机的运行时区域有关。 Java内存模型,和Java的并发编程有关。 Java对象模型,和Java对象在虚拟机中的表现形式有关。