JVM內存結構

1、爲何要了解JVM內存管理機制

• JVM自動的管理內存的分配與回收，這會在不知不覺中浪費不少內存，致使JVM花費不少時間去進行垃圾回收（GC）
• 內存泄露，致使JVM內存最終不夠用

2、認識JVM基本結構

線程私有：

　　一、程序計數器：

　　程序計數器是一個較小的內存空間，它能夠被當作當前線程所執行的字節碼的行號指示器。程序計算器保證了線程切換後能恢復到正確的執行位置。 若是線程正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼指令的地址；若是正在執行的是Natvie方法，這個計數器值則爲空（Undefined）。在這裏，程序計數器是惟一一個在Java虛擬機規範中沒有規定OutOfMemoryError狀況的區域。

　　二、Java棧（全稱是java虛擬機棧）：

　　虛擬機棧棧描述的是Java方法執行的內存模型，每一個方法在執行的同時都會建立一個棧幀，用於存儲局部變量表、操做數棧，動態連接、方法出口等信息。每個方法從調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機棧中入棧出棧的過程。

       局部變量表：在變量槽中保存方法的參數和變量（即各類基本數據類型、對象引用類型），每一個變量槽 4 個字節佔 32 位，能夠是基本數據類型也能夠是對象引用。局部變量表大小在編譯時就已經肯定，long 和 double 類型數據會佔 2 個變量槽，其他的只佔用 1 個

　　操做數棧：在執行指令的時候用於數據的存取，其大小也是在編譯時就已經肯定

　　動態連接：每一個棧幀都有它在運行時常量池中所屬方法的引用，在運行時會轉換爲直接引用

　　返回地址：當一個方法開始執行後，有兩種方式能夠退出這個方法：一是執行引擎遇到返回的字節碼指令；另外一種是在方法執行中出現了異常而且沒有在此方法中處理，這種退出不會返回給上層調用者任何值。不管如何退出，都須要繼續執行上層方法。在方法退出時可能的執行操做有：把返回值（若是有）壓入上層方法的棧幀的操做數棧中，調整 PC 寄存器指向方法調用指令的後一條指令。

      調節參數

• -Xss：設置棧的大小，一般設置爲1m就好

• <jvm-arg>-Xss1m</jvm-arg>

       在Java虛擬機規範中，對這個區域規定了兩種異常情況：若是線程請求的棧深度大於虛擬機所容許的深度，將拋出StackOverflowError異常；若是虛擬機棧能夠動態擴展（當前大部分的Java虛擬機均可動態擴展，只不過Java虛擬機規範中也容許固定長度的虛擬機棧），當擴展時沒法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError異常。

　　三、本地方法方法棧：

　　本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧所發揮的做用是很是類似的，其區別不過是虛擬機棧爲虛擬機執行Java方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是爲虛擬機使用到的Native方法服務。虛擬機規範中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與數據結構並無強制規定，所以具體的虛擬機能夠自由實現它。甚至有的虛擬機（譬如Sun HotSpot虛擬機）直接就把本地方法棧和虛擬機棧合二爲一。與虛擬機棧同樣，本地方法棧區域也會拋StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

線程共享：

　　一、Java堆：

　　Java堆是被全部線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啓動時建立

　　Java堆是垃圾收集器管理的主要區域，所以不少時候也被稱作「GC堆」。

　　Java堆能夠處於物理上不連續的內存空間中，只要邏輯上是連續的便可，就像咱們的磁盤空間同樣。在實現時，既能夠實現成固定大小的，也能夠是可擴展的，不過當前主流的虛擬機都是按照可擴展來實現的（經過-Xmx和-Xms控制）。

• 存放內容
  • 對象實例（類中的實例變量會隨着對象實例的建立一塊兒分配在堆中，固然如果基本數據類型的話，會隨着對象的建立直接壓入操做數棧）
    
  • 數組值
• 使用實例
  • 全部經過new建立的對象都在這塊兒內存分配，具體分配到年輕代仍是年老代須要根據配置參數而定（新建對象直接分配到年老代有兩種狀況，看下邊）
• 調節參數
  • -Xmx：最大堆內存，默認爲物理內存的1/4但小於1G
  • -Xms：最小堆內存，默認爲物理內存的1/64但小於1G
  • -XX:MinHeapFreeRatio，默認當空餘堆內存小於最小堆內存的40%時，堆內存增大到-Xmx
  • -XX:MaxHeapFreeRatio，當空餘堆內存大於最大堆內存的70%時，堆內存減少到-Xms
• 注意點
• 在實際使用中，-Xmx與-Xms配置成相等的，這樣，堆內存就不會頻繁的進行調整了
• 拋出錯誤
  • OutOfMemoryError：在堆中沒有內存完成實例分配（關於實例內存的分配，以後再說），此時堆內存已達到最大沒法擴展時。
• 堆內存劃分

• • 新生代
    • 組成：Eden+From（S0）+To（S1）
    • -Xmn：整個新生代的大小
    • -XX:SurvivorRatio：調整Eden:From(To)的比率，默認爲8:1
  • 年老代
    • 新建對象直接分配到年老代，兩種狀況
      • 大對象：-XX:PretenureSizeThreshold（單位：字節）參數來指定大對象的標準，在Parallel Scavenge GC下可能無效
      • 大數組：數組中的元素沒有引用任何外部的對象
• 總結
  • 企業開發中，-Xmx==-Xms
  • 一般，-Xmx設置爲2048m就沒問題了，固然還要根據本身的程序去預估，並在運行過程當中去調整，這裏以在Resin服務器中配置爲例

  •             <jvm-arg>-Xms2048m</jvm-arg>
                <jvm-arg>-Xmx2048m</jvm-arg>
                <jvm-arg>-Xmn512m</jvm-arg>
                <jvm-arg>-XX:SurvivorRatio=8</jvm-arg>
                <jvm-arg>-XX:MaxTenuringThreshold=15</jvm-arg>        

     

    
    

    能夠看到，-Xms==-Xmx==2048m，年輕代大小-Xmn==512m，這樣，年老代大小就是2048-512==1536m，這個比率值得記住，在企業開發中，年輕代:年老代==1:3，而此時，咱們配置的-XX:MaxTenuringThreshold=15（這也是默認值），年輕代對象通過15次的複製後進入到年老代（關於這一點，在以後的GC機制中會說），

  • -XX:MaxTenuringThreshold與-XX:PretenureSizeThreshold不同，不要看錯

　　二、方法區：

　　 方法區（Method Area）與Java堆同樣，是各個線程共享的內存區域，它用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。雖然Java虛擬機規範把方法區描述爲堆的一個邏輯部分，可是它卻有一個別名叫作Non-Heap（非堆），目的應該是與Java堆區分開來。

• 存放內容（類的信息、類static屬性、方法、常量池）
  • 已經加載的類的信息（名稱、修飾符等）
  • 類中的static變量
  • 類中的field信息
  • 類中定義爲final常量
  • 類中的方法信息
  • 運行時常量池：編譯器生成的各類字面量和符號引用（編譯期）存儲在class文件的常量池中，這部份內容會在類加載以後進入運行時常量池

　　　　　運行時常量池是方法區一個很是重要的區域，簡稱 RCP。首先咱們要知道在字節碼文件中，除了有類的字段、方法等信息描述外，還有常量池信息。常量池用來保存常量（字符串常量和 final 常量）與符號引用，這部份內容在被類加載後，會儲存到方法區中的 RCP 中，能夠說 RCP 是類中的常量池在運行時的表示形式。另外運行時產生的常量也能夠被放入常量池中，好比 String 的 intern() 方法，當常量池擴展時沒法申請到內存時會拋出 OutOfMemoryError 異常。

• 使用實例：反射，在程序中經過Class對象調用getName等方法獲取信息數據時，這些信息數據來源於方法區。
• 調節參數
  • -XX:PermSize：指定方法區的最小值，默認爲16M
  • -XX:MaxPermSize：指定方法區的最大值，默認爲64M
• 所拋錯誤
  • 方法區域要使用的內存超過了其容許的大小時，拋出OutOfMemoryError
• 內存回收的主要目標
  • 對類的卸載（這也是爲何不少企業使用velocity等模板引擎作前端而不是使用jsp的緣由之一）
  • 針對常量池的回收
• 總結
  • 通常而言，在企業開發中，-XX:PermSize==-XX:MaxPermSize
  • 一般，這個大小設置爲256M就沒問題了，固然還要根據本身的程序去預估，並在運行過程當中去調整，這裏以在Resin服務器中配置爲例

  •  <jvm-arg>-XX:PermSize=256M</jvm-arg>
     <jvm-arg>-XX:MaxPermSize=256M</jvm-arg>

  •  類中的static變量會在方法區分配內存，可是類中的實例變量不會（類中的實例變量會隨着對象實例的建立一塊兒分配在堆中，固然如果基本數據類型的話，會隨着對象的建立直接壓入操做數棧）
  • 關於方法區的存放內容，能夠這樣去想全部的經過Class對象能夠反射獲取的都是從方法區獲取的（包括Class對象也是方法區的，Class是該類下全部其餘信息的訪問入口）　　

注意：常量池在jdk1.6在方法區；在jdk1.7在堆

附：元數據區

• 調節參數：-XX:MaxMetaspaceSize，若是不指定大小，極限狀況下可能耗盡系統全部內存
• 元數據區是堆外的一塊直接內存

 

    備註: 部份內容轉自 https://blog.csdn.net/luanlouis/article/details/40043991   http://www.cnblogs.com/java-zhao/p/5179836.html