本文共 2843 字,大约阅读时间需要 9 分钟。
参考:深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践(第3版) 周志明 著
Java
虚拟机在执行Java
程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域有各自的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机进程的启动而一直存在,有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。
根据 《Java虚拟机规范》 的规定,Java
虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域:
其中:
线程私有。
虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型:一个线程的每个方法被执行的时候,都会创建一个栈帧(Statck Frame)。栈帧中存储的有局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。当方法被调用时,栈帧在虚拟机栈中入栈,当方法执行完成时,栈帧出栈。
局部变量表中存储着方法的相关局部变量,包括各种基本数据类型,对象的引用,返回地址等。
这些数据类型在局部变量表中的存储空间以 局部变量槽(Slot)来表示,其中64位长度的long
和double
类型的数据会占用两个变量槽,其余的数据类型只占用一个。
局部变量表是在 编译时就已经确定好的,方法运行所需要分配的空间在栈帧中是完全确定的,在方法的生命周期内都不会改变。
虚拟机栈中定义了两种异常:
StackOverflowError
(栈溢出):如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的最大深度。OutOfMemoryError
(内存溢出):如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展,当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出该异常。注意:
HotSpot
虚拟机的栈容量是不可以动态扩展的,以前的Classic
虚拟机倒是可以。所以,HotSpot
虚拟机上是不会由于虚拟机栈空间无法扩展而导致OOM
的。但是如果线程申请栈空间的时候就失败了,仍然是会出现OOM
的。
线程私有。
本地方法栈在作用、运行机制、异常类型等方面都与虚拟机栈相同。
唯一的区别是:虚拟机栈是为虚拟机执行Java
方法服务的,而本地方法栈是为虚拟机执行Native方法服务的。
线程私有。
程序计数器是一个较小的内存空间,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所执行的字节码的行号指示器。
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。
如果程序正在执行的是一个Java方法
,这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果正在执行的是一个本地(Native
)方法,这个计数器的值为空(Undefined
)。
由于程序计数器只是记录当前指令的地址,所以不存在内存溢出的情况。因此,程序计数器也是所有JVM
内存区域中唯一一个没有规定OutOfMemoryError
情况的区域。
线程共享。
在JVM
所管理的内存中,堆是最大的一块。
堆由所有线程共享,在虚拟机启动时创建。
堆存在的唯一目的就是为了 存放对象实例。原则上讲,所有的对象实例以及数组 都在堆上分配内存(不过现代技术里,也不是这么绝对的,也有栈上直接分配的)。
堆也是Java GC
机制所管理的主要内存区域。堆可以分为:新生代 和 老年代。再细致一点可分为:Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。
Java
堆既可以被实现成固定大小的,也可以是可扩展的,不过当前主流的Java
虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过参数-Xmx
和-Xms
设定)。如果在Java
堆中没有内存可以拿来完成实例的分配,并且堆也无法再扩展时,Java
虚拟机将会抛出OutOfMemoryError
异常。
线程共享。
方法区用于存储已经被虚拟机加载的 类信息(即加载类时需要加载的信息,包括版本、field、方法、接口等信息)、final常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。
在
HotSpot
里经常被称为 永久代,在Java 8
里已被废除了,被元空间(Meta-space
,本地内存中实现)取代。
方法区在物理上也不需要是连续的,可以选择固定大小或可扩展大小,并且方法区比堆还多了一个限制:可以选择是否执行垃圾收集。一般的,方法区上执行的垃圾收集是很少的,这也是方法区被称为永久代的原因之一(HotSpot),但这也不代表着在方法区上完全没有垃圾收集,方法区上的垃圾收集主要是针对 常量池的内存回收 和 对已加载类的卸载 。
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OutOfMemoryError
异常。
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(Constant Pool Table),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。
除了保存Class文件中描述的符号引用外,还会把由符号引用翻译出来的 直接引用 也存储在运行时常量池中。
运行时常量池具备 动态性。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。
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。
直接内存(Direct Memory)并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域。
在JDK 1.4
中新加入了NIO
(New Input/Output
)类,引入了一种基于通道(Channel
)与缓冲区(Buffer
)的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。这样能在一些场景中显著提高性能,因为避免了在Java
堆和Native
堆中来回复制数据。
显然,本机直接内存的分配不会受到Java
堆大小的限制,但是,既然是内存,则肯定还是会受到本机总内存(包括物理内存、SWAP
分区或者分页文件)大小以及处理器寻址空间的限制,一般服务器管理员配置虚拟机参数时,会根据实际内存去设置-Xmx
等参数信息,但经常忽略掉直接内存,使得各个内存区域总和大于物理内存限制(包括物理的和操作系统级的限制),从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError
异常。
转载地址:http://gghhd.baihongyu.com/