JVM内存基础知识总结

参考文章:
1.JVM的初布认识
java内存是一个比较重要的概念,大多数JVM将内存区域划分成Method Area(Non-Heap)(方法区)、Heap(堆)、Program Counter Register(程序计数器),VM Stack(虚拟机栈orjava方法栈),Native Method Stack(本地方法栈)。如下图所示:




GC作用区:方法区、堆
2、各区域详解
(1)java栈(java virtual Machine Stacks )线程私有,生命周期同线程;
存放数据分为:基本类型的变量 java中定义的八种基本类型:boolean、char、byte、short、int、long、float、double)、 部分的返回结果 以及 Stack Frame 非基本类型的对象在JVM栈上仅存放一个指向堆上的地址。
在Java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常情况:
1、如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常。
2、如果虚拟机在动态扩展栈时无法申请到足够的内存空间,则抛出OutOfMemoryError异常。

每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧,栈它是用于支持续虚拟机进行方法调用和方法执行的 数据结构 。对于执行引擎来讲,活动线程中,只有栈顶的栈帧是有效的,称为当前栈帧,这个栈帧所关联的方法称为当前方法,执行引擎所运行的所有字节码指令都只针对当前栈帧进行操作。 栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址和一些额外的附加信息。在编译程序代码时,栈帧中需要多大的局部变量表、多深的操作数栈都已经完全确定了,并且写入了方法表的Code属性之中。 因此,一个栈帧需要分配多少内存,不会受到程序运行期变量数据的影响,而仅仅取决于具体的虚拟机实现。

补充说明: 局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,即在Java程序被编译成Class文件时,就确定了所需分配的最大局部变量表的容量。当进入一个方法时,这个方法需要在栈中分配多大的局部变量空间是完全确定的,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
操作数栈又常被称为操作栈,操作数栈的最大深度也是在编译的时候就确定了
(2) 本地方法栈(Native Method Stacks)
类似于虚拟机栈,虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务;本地方法栈为使用到的本地操作系(Native)方法服务。此区域用于存储每个native方法调用的状态。
(3) Java堆(Heap) :线程共享,虚拟机管理的内存中最大一块,存储对象及数组值。
Java中所有通过new创建的对象的内存都在此分配,Heap中的对象的内存需要等待GC进行回收。由于 Java Heap是垃圾收集器管理的主要区域,也被称为“GC堆”。根据虚拟机规范规定,逻辑上连续,物理上可处于不连续的内存空间,无内存分配且堆无法扩展时,抛出OutOfMemoryError异常。

可参照下图 理解Heap结构:

对于堆,有几点需要注意:
😊线程共享,对象内存分配加锁,new对象开销大
😊Sun Hotspot JVM内存管理为提高分配效率,为创建的线程分配独立的空间TLAB(Threa Local Allocation Buffer),在此空间不需加锁。因此,JVM为线程对象分配内存时优先考虑此空间,效率与C一样高效,对象过大还是采用堆空间。不过,TLAB仅作用于新生代的Eden Space,多个小的对象内存分配会比大对象更加高效。
(4) 方法区(Method Area):线程共享, 不需连续内存,对应永久(持久)代。
存储已经被虚拟机加载的类信息(名称、修饰符)、final类型常量、类中的静态变量、类中的方法Field信息、即时编译器编译后的代码等数据。 开发人员在程序中通过Class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域。另外,运行时常量池空间从该区域分配,存放类中的固定的常量信息、方法、Field的引用信息。
该区域可以选择不实现垃圾回收。该区域的内存回收目标主要针是对废弃常量的和无用类的回收
(5) 程序计数器(Program Counter Register):
线程私有,无任何OOM(OutOfMemoryError)情况的区域
当前线程所执行的字节码的行号指示器,字节码解释器工作时通过改变该计数器的值来选择下一条需要执行的字节码指令,分支、跳转、循环等基础功能都要依赖它来实现。每条线程都有一个独立的的程序计数器,各线程间的计数器互不影响
线程执行一个Java方法时,该计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址,线程执行的是Native方法(调用本地 操作系统 方法)时,该计数器的值为空。
另外补充说明:
直接内存
不是虚拟机运行时数据区的一部分及Java虚拟机规范中定义的内存区域,直接从操作系统中分配,不受Java堆大小的限制,会受到本机总内存的大小及处理器寻址空间的限制,它也可能导致OutOfMemoryError异常出现。在JDK1.4中新引入了NIO机制,它是一种基于通道与缓冲区的新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。 即在堆外分配内存,这样能在一些场景中提高性能,因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据
内存泄漏:
这里有一点要重点说明,在多线程情况下,给每个线程的栈分配的内存越大,反而越容易产生内存溢出异常。 操作系统为每个进程分配的内存是有限制的,虚拟机提供了参数来控制Java堆和方法区这两部分内存的最大值,如果是建立过多的线程导致的内存溢出,在不能减少线程数的情况下,就只能通过减少最大堆和每个线程的栈容量来换取更多的线程。
Java堆内也可能发生内存泄露(Memory Leak),简要说明一下内存泄露和内存溢出的区别:
内存泄露是指分配出去的内存没有被回收回来,由于失去了对该内存区域的控制,因而造成了资源的浪费。Java中一般不会产生内存泄露,因为有垃圾回收器自动回收垃圾,但这也不绝对,当我们new了对象,并保存了其引用,但是后面一直没用它,而垃圾回收器又不会去回收它,这边会造成内存泄露,内存溢出是指程序所需要的内存超出了系统所能分配的内存(包括动态扩展)的上限。
对象实例化分析
对内存分配情况分析最常见的示例便是对象实例化:
Object obj = new Object();
这段代码的执行会涉及java栈、Java堆、方法区三个最重要的内存区域。 假设该语句出现在方法体中,及时对JVM虚拟机不了解的Java使用这,应该也知道obj会作为引用类型(reference)的数据保存在Java栈的本地变量表中,而会在Java堆中保存该引用的实例化对象,但可能并不知道, Java堆中还必须包含能查找到此对象类型数据的地址信息(如对象类型、父类、实现的接口、方法等),这些类型数据则保存在方法区中。
另外,由于reference类型在Java虚拟机规范里面只规定了一个指向对象的引用,并没有定义这个引用应该通过哪种方式去定位,以及访问到Java堆中的对象的具***置,因此不同虚拟机实现的对象访问方式会有所不同,主流的访问方式有两种:使用句柄池和直接使用指针。
通过句柄池访问的方式如下:

通过直接指针访问的方式如下:

这两种对象的访问方式各有优势,使用句柄访问方式的最大好处就是reference中存放的是稳定的句柄地址,在对象移动(垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为)时只会改变句柄中的实例数据指针,而reference本身不需要修改。使用直接指针访问方式的最大好处是速度快,它节省了一次指针定位的时间开销。目前Java默认使用的HotSpot虚拟机采用的便是是第二种方式进行对象访问的。

#Java工程师#
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好贴,顶
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发布于 2017-02-19 11:42
get到
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发布于 2017-02-15 15:29

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04-26 14:36
已编辑
郑州信息科技职业学院 Java
由于高考成绩不是很理想,听取了张雪峰老师的建议,优先选了专业并且当时的想法就是选一个能赚钱的专业,于是最终选择了报了一个能收留我的有计算机专业的学校。当时听张雪峰老师说河南的学习氛围很好,所以就想去体验一下,事实雀食如张雪峰老师所说,大家都一股脑的铺在学习这条路上。可能是因为那边氛围导致的吧,我一开始想的也是卷学习卷绩点,所以大一的时候就一直在学习硬试教育的一些东西,学期结束了,排名出来的时候中上水平吧,据我了解保研的只有前5名可能会有机会,当时的心里就想着,我这成绩再卷也卷不到哪去了,并且保研也无望了,总结的说,一些事情只有真正做了才知道是不是自己所追求的。说了很多废话吧,剩下的关于学校的就长话短说了吧。大二很多专业课基本上要从早八上到晚上,但基本上我都是不去,不如自学现在新媒体技术这么发达,并且还可以学一下自己需要的技术栈,由于学校的课程原因对其他的技术栈不是很了解,所以,一心就投入在Java这个方向了,但是,Python也会学一下,这是因为加入实验室,实验室老师是做人工智能方向的缘故。现在回想,我大二当时还是学的太慢了,还有就是信息差太大了,出来工作之后才发现有些佬们已经大二就出来实习,并且八股就背的滚瓜烂熟了。只能说这里的学习氛围很好吧,走廊里都是背书刷题的声音,跟身边的同学和实验室的同学谈是否直接就业的事,他们要么都是说考研,要么对直接就业很含糊,可能是因为觉得自己学的还不够吧,我想说,学的不够就干中学呗,反正,我先迈出去这步再说。到了大三上还是没有找工作的打算,因为身边的人也都还没有这个意识吧,现在跟了身边的同事聊天才知道,我的信息差太大了。到了大三下刚开始,我才开始正式的踏上求职路,当时的信息差还是很大的,根本就不敢碰瓷大厂,想着有一个公司能要再说吧,并且地域也限制的很死,只想着在本地找一下,因为怕学校找事(我想这是学校一贯操作了),在本地吧,他们大多数都是接受的线下面,一开始面了一个,可能自己比较摆也很悲观,就显得我很差吧,hr面完就没后续了,最终终于有一个面,并且也展示出自己的自信和对专业的理解了,最后,我也没想着这么多背调公司呀,当个备选什么的就直接去了。也算是我的第一家正式的公司吧(之前都是线上的码农兼职),干多了就发现,这个公司压根学不到东西,并且薪资低的,因为我是第一个进来的计算机实习生,有一个同事干了两三年的吧,带着我做的时候是真能学到东西,但是,最后那个同事离职了,我就只能和学艺术的老板直接汇报项目进度,一个学艺术的来指导我这个科班出身的就很离谱的好吧。最后,我也离职了,也跟前同事聊了很久,她说我是她见过大三就能学到这程度,已经超过很多人了,并且她当时在的时候还说我是内定能转正的。并且还说我真的可以去考研。我也仔细思考了一下,我决定让自己沉淀一下再出发吧,先备考了软件设计师,然后期末考,大三暑期的时候就充实自己的简历,并且也认识了一个某东的老哥,也用了内推码,教我了怎么写好简历量化成果之类的,总之,很感谢一路走来帮助我的人吧,并且我在边充实自己的同时也在边投递简历,但当时卡的也很死,要选base地在河南附近的,不像现在全国可飞。面了很多base地在学校附近的,然后,还有一个北京的py和杭州的java,最终就这两个地方给了offer,但是都是实习转正的,不是秋招offer,因为觉得Java的太卷了,然后,面试的时候也会感觉压力很大,所以就把杭州的那个拒了,去了北京的,北京是免费住的房子(三个月这是伏笔),当时觉得环境很好,但是合租室友的作息跟自己的作息不一样就很不习惯,于是,我就想着要是三个月后我一定要找一个单间的哪怕破一点。北京这个公司吧就很像国企的感觉,早九晚五,当月发当月工资,并且干的活接触的数据量都不是很大,就是干了很多杂活,并且mentor和部门的领导都不是技术出身,所以,我能学到的东西少之又少,但是吧,学习是自己的事,而且这部门不是很忙对于实习生来说,我完全可以学自己的东西(前提是不被发现)。到最后这个部门的氛围就很微妙,我遇到不会的问他们我应该怎么做的时候,他们说让我自己想,我当时就想说,神人一个,啥都不说让我自己干,干出来又不满意,你说你让我干py的东西你不会我就不说啥了,让我干无关代码的东西,让我调研项目应该做些什么内容,现在回想都是泪呀,我就这样被欺压的过完了三个月,最后免费住的地方也到期了,伏笔来了,最后,找我谈话说你技术可以了能看出来,因为你也自己独立完成了消息通知那一块内容嘛,但是,由于我们部门干的活比较杂并且我也缺少一些电力相关的一些知识,所以,觉得不合适。(OS:其实我对每一份工作都是真心换真心的,并且这些电力知识我也知道我有一点欠缺所以我也有自己再学习,你们啥也不教我,最后把屎盆子把我头上扣)最后,回到了学校,心态也发生了变化,想着做啥都不如找一个稳定的工作重要,想着回家沉淀吧,少年终有出头日。但是,计划赶不上变化,之前那个同事,内推了我去她现在的公司,并且是做AI应用的也是我想接触的,并且还是与我上家的业务场景类似的,真的感谢那个同事,俗话说:千里马常有而伯乐不常有。并且那里的部门领导也很好,并且说我虽然不是电力相关出身的,但是能做的这样已经很不错了,所以DDDD,由于各种不可抗力因素吧,还是想找一个离家近,然后不是很像小作坊的感觉(这个公司虽然比较小,但是比之前那个大的公司的氛围和待遇一点都不差的好吧甚至更好)。最终,在学校也呆了一个月吧,也陆陆续续面了一个月有一个C厂的面答的都挺好直接就谈薪了,但是风评不好还是保命要紧,还有各种的中小厂面吧,但感觉都不是自己想要的,只是想刷刷面试经验吧(这是某东哥告诉我的,与其一直改简历不如去多面)。最后,在校期间面了一个比较合适的某鸦智能,一直推进到了HR面,但是最后被横向了,开始复盘,被横向了属实是没招了,经历了这么多大风大浪什么场面没见过。过年期间,求职路线关闭,把自己缺少的技术栈和简历中的项目业务理清楚说明白。年过完就要开始加入找工作大军中了,把节前没面完的先面了,节后一开始就是某鸟的HRG面,聊的就很憋屈的感觉,问我技术方面的,说我说的很像AI的(我心想跟你说具体的细节你又说我不想听技术的,说的比较宽泛浅显说我AI)。最后,反正体验感不是很好的结束了吧。说一个星期等通知,等了两个星期才说是通过的(我认为是排名靠前的那些人没去,顺位到我了)。那你既然这样说了,那我就接受吧。还没入职就问我要身份证信息要这要那的,最后都给过去了,说HC调整,要重新review,又又又一次被恶心到了。后面就是陆续的沉淀面试等,我当时的重心已经完全的想着私企没人要,就去试试考公和考央国企了,毕竟我的履历不看学历的话放到电网当中还是可以的。私企的话有一个外企洋里洋气的说话,问我怎么口语这么好?我说这叫智取,宝贝。虽然这个tek外企过了,但是还有一个openday要去线下,来回的衣食住行不是很方便也不是很想去所以就拒绝了没去。后来就收到了,国网网申通过的通知,说实话,我之前问了很多我们学校历年有没有考央国企之类的案例,很显然都不知道,也可以说少之又少吧,于是我就奔赴京城进京赶考,唉,时间不太合适就想着算了吧,再等等,好事多磨,宁缺毋滥吧。金三银四终于等来了面试的机会,这个岗位我只能说我不是很熟悉,但是语言这东西吧都是相通的,重要的是我要把其中的内核搞懂,梳理清楚业务逻辑。最终,来到了这家公司,目前来说是我遇到过最好的了,能有hc且不是要通过实习评估的那种,并且合同期限是三年的,并且是12%的公积金。我认为这就是我所遇到的最好的了。希望能真心换真心吧,不再把我当创口贴/路边一条了,并且也遇到了很多优秀的同事。总的来说,就是要是能重来我要选李白。我肯定会打破这些信息差,后悔知道的太晚,并且跟优秀的人聊天说话真的可以学到很多东西,之前上文提到的贵人就不说了,说说最近的,他是跟我一届,学校后缀甚至不如我的后缀,但是真正了解的才会知道真是佬👍,他跟我找工作的时间线差不多,但是他在中大厂甚至大厂都呆过,因为跟他聊了才知道我当时的信息差有多大,并且毅力也是我甚至…都没有的。并且也听说了他们学校找工作的氛围很好,不像我阿巴阿巴阿巴,只有考研等相关的一些。并且说的一些观点都是很认同的。总之,希望能在这好好的吧,我真的不想经历大起大落了。经历了,打招呼挂,简历挂,一面挂,HR面挂,offer挂的,现在的心态已经放宽了很多了,但是难过还是有的,希望这家公司诚不欺我吧。也祝大家遇到自己的梦中情厂
选择和努力,哪个更重要?
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04-22 15:23
南昌大学 Java
程序员小白条:尽量别纯复制大家都一样的亮点部分,最好还是得有特点可以思考下优化和实验的量化具体效果
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