Java内存分区

学习笔记 沙发 观看82 次 8月月 30日, 2017

一、JVM内存空间管理

根据JVM规范,JVM把内存划分了如下几个区域:

1.1 方法区

方法区存放了要加载的类的信息(如类名,修饰符)、类中的静态变量、final定义的常量、类中的field、方法信息,当开发人员调用类对象中的getName、isInterface等方法来获取信息时,这些数据都来源于方法区。方法区是全局共享的,在一定条件下它也会被GC。当方法区使用的内存超过它允许的大小时,就会抛出OutOfMemory:PermGen Space异常。

1.2 堆区

堆区是理解JavaGC机制最重要的区域。在JVM所管理的内存中,堆区是最大的一块,堆区也是JavaGC机制所管理的主要内存区域,堆区由所有线程共享,在虚拟机启动时创建。堆区用来存储对象实例及数组值,可以认为java中所有通过new创建的对象都在此分配。

1.3 本地方法栈(Native Method Stack)

本地方法栈用于支持native方法的执行,存储了每个native方法调用的状态。本地方法栈和虚拟机方法栈运行机制一致,它们唯一的区别就是,虚拟机栈是执行Java方法的,而本地方法栈是用来执行native方法的,在很多虚拟机中(如Sun的JDK默认的HotSpot虚拟机),会将本地方法栈与虚拟机栈放在一起使用。

1.4 程序计数器(Program Counter Register)

程序计数器是一个比较小的内存区域,可能是CPU寄存器或者操作系统内存,其主要用于指示当前线程所执行的字节码执行到了第几行,可以理解为是当前线程的行号指示器。字节码解释器在工作时,会通过改变这个计数器的值来取下一条语句指令。 每个程序计数器只用来记录一个线程的行号,所以它是线程私有(一个线程就有一个程序计数器)的。

1.5 虚拟机栈(JVM Stack)

虚拟机栈占用的是操作系统内存,每个线程都对应着一个虚拟机栈,它是线程私有的,而且分配非常高效。一个线程的每个方法在执行的同时,都会创建一个栈帧(Statck Frame),栈帧中存储的有局部变量表、操作站、动态链接、方法出口等,当方法被调用时,栈帧在JVM栈中入栈,当方法执行完成时,栈帧出栈。

二、JVM内存分配

Java对象所占用的内存主要在堆上实现,因为堆是线程共享的,因此在堆上分配内存时需要进行加锁,这就导致了创建对象的开销比较大。当堆上空间不足时,会出发GC,如果GC后空间仍然不足,则会抛出OutOfMemory异常。

2.1 引用计数收集器

引用计数器采用分散式管理方式,通过计数器记录对象是否被引用。当计数器为0时,说明此对象已经不再被使用,可进行回收,如图所示:

2.2 跟踪收集器

跟踪收集器采用的为集中式的管理方式,会全局记录数据引用的状态。基于一定条件的触发(例如定时、空间不足时),执行时需要从根集合来扫描对象的引用关系,这可能会造成应用程序暂停。主要有复制(Copying)标记-清除(Mark-Sweep)标记-压缩(Mark-Compact)三种实现算法。

三、虚拟机中的GC过程

3.1 为什么要分代回收?

在一开始的时候,JVM的GC就是采用标记-清除-压缩方式进行的,这么做并不是很高效,因为当对象分配的越来越多时,对象列表也越来也大,扫描和移动越来越耗时,造成了内存回收越来越慢。然而,经过根据对java应用的分析,发现大部分对象的存活时间都非常短,只有少部分数据存活周期是比较长的。

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