Java 內(nèi)存區(qū)域

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Heap

線程公有

存放實(shí)例對(duì)象

是GC主要管理區(qū)域，因此可以更細(xì)致的劃分為：新生代、老年代

再細(xì)致一點(diǎn)劃分：Eden區(qū)、From Survivor區(qū)、To Survivor區(qū)

內(nèi)存空間：可以物理上不連續(xù)、邏輯上連續(xù)即可。

Method Area

線程公有

主要存儲(chǔ)：類信息、常量、靜態(tài)變量、編譯后的代碼

運(yùn)行時(shí)常量池

主要存儲(chǔ)：編譯期的字面量以及符號(hào)引用

具有動(dòng)態(tài)性，即可以在運(yùn)行時(shí)將常量放入池中。

VM Stack

線程私有

主要包括：

局部變量表：存放編譯期的各種基本數(shù)據(jù)類型、對(duì)象引用、returnAddress類型

操作數(shù)棧：每一個(gè)元素可以為任意的java類型，32位數(shù)據(jù)類型所占容量為1，64位數(shù)據(jù)類型所占容量為2

動(dòng)態(tài)連接：class文件的常量池中有大量的符號(hào)引用，這些符號(hào)引用有一部分是在類加載階段或者在第一次使用的時(shí)候就轉(zhuǎn)換為直接引用，這部分成為靜態(tài)解析。另一部分是每一次運(yùn)行的時(shí)候轉(zhuǎn)化為直接引用，這部分即為動(dòng)態(tài)連接。

方法出口：例如A方法中調(diào)用了B方法，B方法的返回值壓入A方法的棧幀中。

Native Method Stack

線程私有

與VM Stack相似，唯一區(qū)別在于該棧為Native方法服務(wù)。

Hot Spot 將VM Stack 與 Native Method Stack 合而為一。

Program Counter Register

線程私有

用于記錄線程執(zhí)行字節(jié)碼的指令的地址。

Direct Memory

NIO中使用直接內(nèi)存，提高效率。

對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程

首先當(dāng)虛擬機(jī)遇到一條new指令時(shí)，先去檢查該符號(hào)引用代表的類是否已經(jīng)完成類加載，若未完成，則執(zhí)行以下步驟

類加載

為對(duì)象分配內(nèi)存

分配方式：指針碰撞/空閑列表

線程安全：CAS解決

虛擬機(jī)初始化內(nèi)存空間

虛擬機(jī)對(duì)對(duì)象進(jìn)行必要的設(shè)置

執(zhí)行完成初始化

對(duì)象創(chuàng)建完成

對(duì)象內(nèi)存布局

第一部分用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，如哈希碼(HashCode)、GC 分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志、線程持有的鎖、偏向線程 ID、偏向時(shí)間戳、對(duì)象分代年齡，這部分信息稱為“Mark Word”;Mark Word 被設(shè)計(jì)成一個(gè)非固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以便在極小的空間內(nèi)存儲(chǔ)盡量多的信息，它會(huì)根據(jù)自己的狀態(tài)復(fù)用自己的存儲(chǔ)空間。

第二部分是類型指針，即對(duì)象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針，虛擬機(jī)通過(guò)這個(gè)指針來(lái)確定這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例;

如果對(duì)象是一個(gè) Java 數(shù)組，那在對(duì)象頭中還必須有一塊用于記錄數(shù)組長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。因?yàn)樘摂M機(jī)可以通過(guò)普通 Java 對(duì)象的元數(shù)據(jù)信息確定 Java 對(duì)象的大小，但是從數(shù)組的元數(shù)據(jù)中無(wú)法確定數(shù)組的大小。

在 32 位系統(tǒng)下，存放 Class 指針的空間大小是 4 字節(jié)，Mark Word 空間大小也是4字節(jié)，因此頭部就是 8 字節(jié)，如果是數(shù)組就需要再加 4 字節(jié)表示數(shù)組的長(zhǎng)度。

在 64 位系統(tǒng)及 64 位 JVM 下，開(kāi)啟指針壓縮，那么頭部存放 Class 指針的空間大小還是4字節(jié)，而 Mark Word 區(qū)域會(huì)變大，變成 8 字節(jié)，也就是頭部最少為 12 字節(jié)，如下表所示：

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壓縮指針：開(kāi)啟指針壓縮使用算法開(kāi)銷帶來(lái)內(nèi)存節(jié)約，Java 對(duì)象都是以 8 字節(jié)對(duì)齊的，也就是以 8 字節(jié)為內(nèi)存訪問(wèn)的基本單元，那么在地理處理上，就有 3 個(gè)位是空閑的，這 3 個(gè)位可以用來(lái)虛擬，利用 32 位的地址指針原本最多只能尋址 4GB，但是加上 3 個(gè)位的 8 種內(nèi)部運(yùn)算，就可以變化出 32GB 的尋址。

對(duì)象訪問(wèn)定位

兩種方式：

句柄池：引用中存儲(chǔ)的是句柄地址，當(dāng)實(shí)例對(duì)象移動(dòng)時(shí)，只需要改變句柄對(duì)應(yīng)的指針，不需要改變引用本身，比較穩(wěn)定。

直接指針：速度快，節(jié)省了一次指針定位的開(kāi)銷。

常用指令

invokeinterface：用以調(diào)用接口方法，在運(yùn)行時(shí)搜索一個(gè)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口方法的對(duì)象，找出適合的方法進(jìn)行調(diào)用。

invokevirtual：指令用于調(diào)用對(duì)象的實(shí)例方法，根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型進(jìn)行分派

invokestatic：用以調(diào)用類方法

invokespecial：指令用于調(diào)用一些需要特殊處理的實(shí)例方法，包括實(shí)例初始化方法、私有方法和父類方法。

invokedynamic：JDK1.7新加入的一個(gè)虛擬機(jī)指令，相比于之前的四條指令，他們的分派邏輯都是固化在JVM內(nèi)部，而invokedynamic則用于處理新的方法分派：它允許應(yīng)用級(jí)別的代碼來(lái)確定執(zhí)行哪一個(gè)方法調(diào)用，只有在調(diào)用要執(zhí)行的時(shí)候，才會(huì)進(jìn)行這種判斷,從而達(dá)到動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的支持。

基于棧的指令集 && 基于寄存器的指令集

java采用的是基于棧的指令集，這種指令集依賴操作數(shù)棧進(jìn)行工作

優(yōu)點(diǎn)：

可移植：由于寄存器是由硬件直接提供的，所以程序如果依賴寄存器不可避免的會(huì)受到硬件的約束

程序代碼緊湊

編譯器實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單

缺點(diǎn)：

速度慢

指令數(shù)量多：完成相同功能所需的指令比寄存器架構(gòu)多，因?yàn)楣馐侨霔?、出棧就已?jīng)很多指令了

內(nèi)存訪問(wèn)多：頻繁的棧訪問(wèn)意味著頻繁的內(nèi)存訪問(wèn)，而對(duì)于處理器來(lái)說(shuō)，內(nèi)存始終是速度的瓶頸。

Java內(nèi)存溢出異常

內(nèi)存溢出

堆上無(wú)內(nèi)存可完成實(shí)例分配且堆無(wú)法擴(kuò)展時(shí)：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

方法區(qū)以及內(nèi)存的常量池?zé)o法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

棧擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)足夠內(nèi)存：java.lang.StackOverflowError

內(nèi)存泄漏

代碼設(shè)計(jì)引起的程序動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存沒(méi)有釋放，導(dǎo)致該部分內(nèi)存不可用

內(nèi)存溢出與內(nèi)存泄漏的區(qū)別

內(nèi)存泄漏是導(dǎo)致內(nèi)存溢出的原因之一，內(nèi)存泄漏積累起來(lái)就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存溢出

內(nèi)存泄漏可以通過(guò)完善代碼來(lái)解決，內(nèi)存溢出無(wú)法徹底避免，只能通過(guò)配置來(lái)減少發(fā)生的頻率

內(nèi)存泄漏內(nèi)存溢出的檢查

性能監(jiān)測(cè)工具：

JProfiler

Optimizeit Profiler

Eclipse Memory Analyzer

EclipseMAT

JProbe