java內存區(qū)域和內存溢出

    HotSpotVM是SunJDK和OpenJDK中所帶的虛擬機，也是目前使用范圍最廣的java虛擬機。

    如果一段java方法被調用次數達到一定程度，就會被判定為熱代碼交給JIT編譯器即時編譯為本地代碼，提供運行速度，這就是HotSpot虛擬機名稱的由來。

    一、內存區(qū)域構成

    1、程序計數器

    線程私有的內存。

    在虛擬機的概念模型里，字節(jié)碼解釋器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、異常處理、線程恢復都需要依賴這個計數器來完成。

    為了線程切換后能恢復到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要有一個獨立的程序計數器，各條線程之間計數器互不影響，獨立存儲。

    消耗內存很少，可以忽略。

    2、java虛擬機棧

    線程私有的內存，生命周期和線程相同。常有人把內存分為堆和棧，這個棧就是虛擬機棧，或者虛擬機棧中的局部變量表部分。

    局部變量表存放了各種基本數據類型、對象引用和returnAddress(字節(jié)碼指令的地址)

    3、本地方法棧

    與虛擬機棧作用相似。區(qū)別是本地方法棧為虛擬機執(zhí)行java方法服務，而本地方法棧則為虛擬機使用到的Native方法服務，即由非java語言實現的方法。

    4、java堆

    所有線程共享，虛擬機啟動時創(chuàng)建。

    堆是java虛擬機所管理的內存中最大的一塊。唯一目的是存放對象實例，幾乎所有對象實例都在這里分配。

    如果堆中沒有內存來完成實例分配，且不可擴展將會拋出OutOfMemoryError。

    通過-Xmx和-Xms控制堆內存最大值最小值

    5、方法區(qū)

    線程共享的內存區(qū)域，用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據。很多人習慣把Hotspot虛擬機中的方法區(qū)成為永久代，因為

    GC很少出現在這個區(qū)域。方法區(qū)無法滿足內存分配需求時會跑出OutOfMemoryError。

    使用動態(tài)代理或CGLib這類字節(jié)碼技術時，需要消耗很大的方法區(qū)來保證動態(tài)生成的Class能加載入內存。

    通過MaxPermSize控制方法區(qū)容量

    6、運行時常量池

    運行時常量池是方法區(qū)的一部分

    二、內存溢出

    Hotspot虛擬機中，對象在內存中存儲的布局可以分為3塊區(qū)域：對象頭(Header)、實例數據(InstanceData)和對齊填充(Padding)

    1、堆溢出

    java.lang.OutOfMemoryError:javaheapspace

    2、虛擬機棧和本地方法棧溢出

    java.lang.StackOverflowError

    1

    3、方法區(qū)和運行時常量池溢出

    java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace

    1

    垃圾收集算法和內存分配策略

    主要是為了解決兩個問題：內存分配與內存回收

    一、垃圾收集算法

    1、標記-清除算法

    首先標記出需要回收的對象，標記完成后統一回收。標記清除效率較低，而且會產生大量不連續(xù)的內存碎片。

    2、復制算法

    現在的商業(yè)虛擬機都采用這種收集算法來回收新生代。將內存分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden和其中一塊Survivor。

    當回收時將Eden和Survior中還存活的對象一次性的復制到另一塊Survivor空間上，最后清理掉Eden和剛才用過的Survivor空間。

    Hotspot虛擬機默認Eden和Survivor大小比例是8:1，也就是說每次新生代中可用的內存空間為整個新生代容量的90%，只有10%的內存會被浪費。

    如果Survivor空間不夠用時，需要依賴老年代進行分配擔保。

    內存的分配擔保就好像我們去銀行貸款，如果信譽良好，銀行會默認我們會如期還款，只需要有一個擔保人保證如果不能還，可以從他賬戶里扣錢，這樣對銀行就沒有風險了。

    如果另外一塊Survivor空間沒有足夠空間存放上一次新生代收集下來的存活對象，這些對象直接通過分配擔保機制進入老年代。

    3、標記-整理算法

    復制算法在對象存活率較高時要進行較多的復制操作，效率會降低。老年代采用這種算法，與標記清除不同的時，不是直接堆可回收的對象進行清理，而是讓所有存活的對象

    向一端移動，然后直接清理掉邊界以外的內存。

    4、分代收集算法

    一般把java堆分為新生代和老年代，新生代中每次垃圾收集都發(fā)現有大批對象死去，只有少量存活，那就選用復制算法，老年代因為對象存活率高，沒有額外空間對他進行

    內存擔保，必須使用標記-清理或標記-整理算法

    二、內存分配與回收策略

    1、對象優(yōu)先在Eden分配

    -XX:+PrintGCDetails告訴虛擬機在發(fā)生垃圾收集行為時打印內存回收日志，并且在進程退出時輸出當前的內存各區(qū)域分配情況。

    上面的設置可以限制java堆大小為20M不可擴展，其中新生代老年代大小分別為10M

    2、大對象直接進入老年代

    經常出現大對象容易導致內存還有不少空間時就提前觸發(fā)GC以獲取足夠多的連續(xù)空間來安置它們，寫程序時要盡量避免，更要避免短命大對象。

    虛擬機提供一個-XX:PretenureThreshold參數，上面的配置大于3M的對象直接在老年代分配，這樣做的目的是避免在Eden區(qū)和兩個Survivor區(qū)之間發(fā)生大量的內存復制。

    根據內存擔保，Survivor區(qū)無法容納的對象會直接進入到老年代。

    3、長期存活的對象將進入老年代

    對象在Survivor區(qū)每熬過一次GC年齡就增加一歲，當增加到一定程度(默認是15歲)，就會晉升到老年代中。老年代做擔保時需要老年代有足夠多的空間，通過觸發(fā)FullGC來收集。

    虛擬機性能監(jiān)控命令與可視化工具

    命令行

    jps虛擬機進程狀況工具

    jstat用于監(jiān)視虛擬機各種運行狀態(tài)信息的命令行工具

    jstack用于生成虛擬機當前時刻的線程快照，目的是定位線程長時間卡頓的原因

    可視化工具

    JConsole

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