Java知识点（七）JVM内存结构（一张图搞定）

青旅半醒 2022-05-14 03:29 218阅读 0赞

JVM分五大区域：

1.程序计数器   2.Java虚拟机栈   3.本地方法栈   4.方法区   5.堆

下面是直观的绘图 【如有需要请点击放大镜】

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=====================================事实上并没有那么简单============================

## 一、可能发生的ERROR ##

*  **OutOfMemoryError**
    
     *  程序计数器：无
     *  Java虚拟机栈： 如果虚拟机栈可扩展，扩展时无法申请到足够内存
     *  本地方法栈：与Java虚拟机栈相同
     *  Java堆：堆中没有内存完成实例分配，并且堆无法再进行扩展
     *  方法区（运行时常量池）：方法区无法满足内存分配需求（常量池无法申请到内存）
     *  直接内存：内存区域总和大于物理内存总和
 *  **StackOverflowError**
    
     *  程序计数器：无
     *  Java虚拟机栈：线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度
     *  本地方法栈：与Java虚拟机栈类似
     *  Java堆：无
     *  方法区：无
     *  直接内存：无
     *  **直接内存**（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域，但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现，所以我们放到这里一起讲解。

在JDK 1.4中新加入了NIO（Non-blocking IO）类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

诚然，本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但既然是内存，则还是会受到本机总内存（包括RAM及SWAP区或者分页文件）的大小及处理器寻址空间的限制。服务器管理员配置虚拟机参数时，一般会根据实际内存设置-Xmx等参数信息，但经常会忽略掉直接内存，使得各个内存区域的总和大于物理内存限制（包括物理上的和操作系统级的限制），从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError

## 二、新生代与老年代 ##

java堆可以细分为新生代和老年代

新生代：生命周期比较短的对象。

老年代：生命周期比较长的对象

### GC算法 ###

**1、新生代常采用的算法：复制算法**

现在商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代。

新生代的对象98%都是“朝生夕死”，将内存分为一块较大的Eden空间和Survivor 的“From”区，Survivor的“To”区(8:1:1)。

每次使用Eden和其中一块survior，当回收时，将Eden和survior中还存活着的对象一次性地复制到另外一块survior空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的survior空间。当Eden空间、from survior和 to survior比例为(8:1:1)时，只有10%的内存被“浪费”。

一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区(一些大对象特殊处理),这些对象经过第一次Minor GC后，如果仍然存活，将会被移到Survivor区。对象在Survivor区中每熬过一次Minor GC，年龄就会增加1岁，当它的年龄增加到一定程度时，就会被移动到老年代中。

**2、老年代常采用的算法：标记-清除算法 and 标记-整理算法**

标记-清除算法

算法分为“标记”和“清除”两个阶段，首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收。

存在问题：

（1）效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高。

（2）空间问题，标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中，需要分配较大对象时，无法找到足够连续的内存而不得不提前触发另一次垃圾回收动作。

标记-整理算法

标记过程和标记-清除算法相同，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

**3、关于新生代的参数调优**

1)-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize

用于设置年轻代的大小，建议设为整个堆大小的1/3或者1/4,两个值设为一样大。

2)-XX:SurvivorRatio

用于设置Eden和其中一个Survivor的比值，这个值也比较重要。

3)-XX:+PrintTenuringDistribution

这个参数用于显示每次Minor GC时Survivor区中各个年龄段的对象的大小。

4).-XX:InitialTenuringThreshol和-XX:MaxTenuringThreshold

用于设置晋升到老年代的对象年龄的最小值和最大值，每个对象在坚持过一次Minor GC之后，“年龄”就加1

### 三、下面是讲故事阶段 ###

HotSpot虚拟机GC算法采用分代收集算法：

1、一个人（对象）出来（new 出来）后会在Eden Space（伊甸园）无忧无虑的生活，直到GC到来打破了他们平静的生活。GC会逐一问清楚每个对象的情况，有没有钱（此对象的引用）啊，因为GC想赚钱呀，有钱的才可以敲诈嘛。然后富人就会进入Survivor Space（幸存者区），穷人的就直接kill掉。

2、并不是进入Survivor Space（幸存者区）后就保证人身是安全的，但至少可以活段时间。GC会定期（可以自定义）会对这些人进行敲诈，亿万富翁每次都给钱，GC很满意，就让其进入了Genured Gen(养老区)。万元户经不住几次敲诈就没钱了，GC看没有啥价值啦，就直接kill掉了。

3、进入到养老区的人基本就可以保证人身安全啦，但是亿万富豪有的也会挥霍成穷光蛋，只要钱没了，GC还是kill掉。

**分区的目的：**新生区由于对象产生的比较多并且大都是朝生夕灭的，所以直接采用标记-清理算法。而养老区生命力很强，则采用复制算法，针对不同情况使用不同算法。

非heap区域中Perm Gen中放着类、方法的定义，JVM Stack区域放着方法参数、局域变量等的引用，方法执行顺序按照栈的先入后出方式。

**简单来讲，JVM的内存回收过程是这样的：**

对象在Eden Space创建，当Eden Space满了的时候，gc就把所有在Eden Space中的对象扫描一次，把所有有效的对象复制到第一个Survivor Space，同时把无效的对象所占用的空间释放。当Eden Space再次变满了的时候，就启动移动程序把Eden Space中有效的对象复制到第二个Survivor Space，同时，也将第一个Survivor Space中的有效对象复制到第二个Survivor Space。如果填充到第二个Survivor Space中的有效对象被第一个Survivor Space或Eden Space中的对象引用，那么这些对象就是长期存在的，此时这些对象将被复制到Permanent Generation。**若垃圾收集器依据这种小幅度的调整收集不能腾出足够的空间，就会运行Full GC，此时JVM GC停止所有在堆中运行的线程并执行清除动作。**

转载自：[https://www.cnblogs.com/sunshisonghit/p/6694590.html][https_www.cnblogs.com_sunshisonghit_p_6694590.html]

[https://blog.csdn.net/jisuanjiguoba/article/details/80156781][https_blog.csdn.net_jisuanjiguoba_article_details_80156781]

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