Java内存区域(二)

简介: Java内存区域

上述的内容 也有可能随着JVM的迭代 也会发生很多的变化, 这里是按照主流的Java 8


案例

public class SimpleHeap {
    private int id;//属性、成员变量
    public SimpleHeap(int id) {
        this.id = id;
    }
    public void show() {
        System.out.println("My ID is " + id);
    }
    public static void main(String[] args) {
        SimpleHeap sl = new SimpleHeap(1);
        SimpleHeap s2 = new SimpleHeap(2);
        int[] arr = new int[10];
        Object[] arr1 = new Object[10];
    }
}

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堆空间划分的细节

现代垃圾收集器大部分都基于分代收集理论设计,堆空间细分为:


Java7 及之前堆内存逻辑上分为三部分:新生区+养老区+永久区


Young Generation Space 新生区 Young/New

又被划分为Eden区和Survivor区

Old generation space 养老区 Old/Tenure

Permanent Space 永久区 Perm

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Java 8及之后堆内存逻辑上分为三部分:新生区+养老区+元空间


Young Generation Space 新生区,又被划分为Eden区和Survivor区

Old generation space 养老区

Meta Space 元空间 Meta

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约定:新生区 <–> 新生代 <–> 年轻代 、 养老区 <–> 老年区 <–> 老年代、 永久区 <–> 永久代


设置堆大小

Java堆区用于存储Java对象实例,那么堆的大小在JVM启动时就已经设定好了,可以通过选项”-Xms”和”-Xmx”来进行设置。


一旦堆区中的内存大小超过“-Xmx”所指定的最大内存时,将会抛出OutofMemoryError异常。


通常会将-Xms和-Xmx两个参数配置相同的值


-Xms用于表示堆区的起始内存,等价于**-XX:InitialHeapSize**

-Xmx则用于表示堆区的最大内存,等价于**-XX:MaxHeapSize**

原因:假设两个不一样,初始内存小,最大内存大。在运行期间如果堆内存不够用了,会一直扩容直到最大内存。如果内存够用且多了,也会不断的缩容释放。频繁的扩容和释放造成不必要的压力,避免在GC之后调整堆内存给服务器带来压力。


后续还需要对这方面内容进行扩展

方法区(Method Area)

这个又是和上面的Java堆区有着相似之处。


它是各个线程共享的内存区域,它用于存储已被虚拟机加载 的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。虽然《Java虚拟机规范》中把 方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是它却有一个别名叫作“非堆”(Non-Heap),目的是与Java堆区 分开来。


栈、堆、方法区的交互关系

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Person 类的 .class 信息存放在方法区中

person 变量存放在 Java 栈的局部变量表中

真正的 person 对象存放在 Java 堆中

在 person 对象中,有个指针指向方法区中的 person 类型数据,表明这个 person 对象是用方法区中的 Person 类 new 出来的


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相关细节

方法区主要存放的是 Class,而堆中主要存放的是实例化的对象


方法区(Method Area)与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域。多个线程同时加载统一个类时,只能有一个线程能加载该类,其他线程只能等等待该线程加载完毕,然后直接使用该类,即类只能加载一次。


方法区在JVM启动的时候被创建,并且它的实际的物理内存空间中和Java堆区一样都可以是不连续的。


方法区的大小,跟堆空间一样,可以选择固定大小或者可扩展。


方法区的大小决定了系统可以保存多少个类,如果系统定义了太多的类,导致方法区溢出,虚拟机同样会抛出内存溢出错误:


java.lang.OutofMemoryError:PermGen space或者java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace


加载大量的第三方的jar包


Tomcat部署的工程过多(30~50个)

大量动态的生成反射类

关闭JVM就会释放这个区域的内存。


方法区的演变

在 JDK7 及以前,习惯上把方法区,称为永久代。JDK8开始,使用元空间取代了永久代。我们可以将方法区类比为Java中的接口,将永久代或元空间类比为Java中具体的实现类

本质上,方法区和永久代并不等价。仅是对Hotspot而言的可以看作等价。《Java虚拟机规范》对如何实现方法区,不做统一要求。例如:BEAJRockit / IBM J9 中不存在永久代的概念。

现在来看,当年使用永久代,不是好的idea。导致Java程序更容易OOm(超过-XX:MaxPermsize上限)

而到了JDK8,终于完全废弃了永久代的概念,改用与JRockit、J9一样在本地内存中实现的元空间(Metaspace)来代替

元空间的本质和永久代类似,都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代最大的区别在于:元空间不在虚拟机设置的内存中,而是使用本地内存。

永久代、元空间二者并不只是名字变了,内部结构也调整了

根据《Java虚拟机规范》的规定,如果方法区无法满足新的内存分配需求时,将抛出OOM异常

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后续还需要补充


垃圾回收问题

《Java虚拟机规范》对方法区的约束是非常宽松的,除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以选 择固定大小或者可扩展外,甚至还可以选择不实现垃圾收集。


相对而言,垃圾收集行为在这个区域的 确是比较少出现的,但并非数据进入了方法区就如永久代的名字一样“永久”存在了。这区域的内存回 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效果比较难令人满意,尤 其是类型的卸载,条件相当苛刻,但是这部分区域的回收有时又确实是必要的。


以前Sun公司的Bug列 表中,曾出现过的若干个严重的Bug就是由于低版本的HotSpot虚拟机对此区域未完全回收而导致内存 泄漏。


常见面试题

百度

三面:说一下JVM内存模型吧,有哪些区?分别干什么的?

蚂蚁金服:

Java8的内存分代改进

JVM内存分哪几个区,每个区的作用是什么?

一面:JVM内存分布/内存结构?栈和堆的区别?堆的结构?为什么两个survivor区?

二面:Eden和survior的比例分配

小米:

jvm内存分区,为什么要有新生代和老年代

字节跳动:

二面:Java的内存分区

二面:讲讲vm运行时数据库区

什么时候对象会进入老年代?

京东:

JVM的内存结构,Eden和Survivor比例。

JVM内存为什么要分成新生代,老年代,持久代。新生代中为什么要分为Eden和survivor。

天猫:

一面:Jvm内存模型以及分区,需要详细到每个区放什么。

一面:JVM的内存模型,Java8做了什么改

拼多多:

JVM内存分哪几个区,每个区的作用是什么?

美团:

java内存分配

jvm的永久代中会发生垃圾回收吗?

一面:jvm内存分区,为什么要有新生代和老年代?

运行时常量池

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。


Class文件中除了有类的版本、字 段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池表,用于存放编译期生 成的各种字面量与符号引用,这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。


运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性,Java语言并不要求常量 一定只有编译期才能产生,也就是说,并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常 量池


运行期间也可以将新的常量放入池中,这种特性被开发人员利用得比较多的便是String类的 intern()方法。(动态性的体现)


既然运行时常量池是方法区的一部分,自然受到方法区内存的限制,当常量池无法再申请到内存 时会抛出OutOfMemoryError异常。


HotSpot 虚拟机对象探究

一个对象创建的全过程

对象的内存布局

对象的访问定位

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