java虚拟机

  • 作者:新网
  • 来源:新网
  • 2018-05-14 10:13:32

相信很多人在从事java不久都会对JVM有种神秘感以及对那些人的膜拜。每当说起JVM大概都会想到Java虚拟机运行时数据区,那么它是怎样划分的呢?那么今天小编就来谈谈我对它的理解。...

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  相信很多人在从事java不久都会对JVM有种神秘感以及对那些人的膜拜。每当说起JVM大概都会想到Java虚拟机运行时数据区,那么它是怎样划分的呢?那么今天小编就来谈谈我对它的理解。
  堆,首先第一个想到的就是它了,在虚拟机启动时就创建,一坨儿活跃在虚拟机所管理内存中的巨无霸(内存最大),被所有线程共享的内存区域,该区域唯一的目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例以及数组都要在堆上分配,堆是虚拟机收集的主要区域,基本上都采用的是分代收集算法,分为:新生代、老年代,堆大小可通过-Xms、-Xmx控制,如果堆没有内存来完成实例分配且也无法再扩展时,将会OOM。
  新生代:新创建的对象在此分配,由于新生代中的对象属于朝生夕死的,其回收算法采用的是复制算法,它由Eden区和两个大小相等的From Survivor区、To Survivor区构成。当Minor GC时,Eden区存活的对象将被移到To Survivor区,而From Survivor区存活的对象根据其年龄决定,当年龄达到阀值(-XX:MaxTenuringThreshold可配,没记错的话默认15岁就老了)则会进入老年代,否则进入To Survivor区,虚拟机会清空Eden区和From Survivor区,最后将To Survivo区与From Survivor区互换角色来保证To Survivo区为空。
  这里只说下部分调整年轻代的配置,其它的大家可根据Sun文档选择合适自己的。
  1)-XX:NewSize、-XX:MaxNewSize 设置年轻代的大小,建议两个值设为一样大,一般为整个堆大小的1/3或者1/4。
  2)-XX:SurvivorRatio 设置Eden和Survivor的比值,默认8:1:1。
  3)-XX:+PrintTenuringDistribution 用于显示每次Minor GC时Survivor区中各个年龄段的对象的大小。
  4)-XX:InitialTenuringThreshol和-XX:MaxTenuringThreshold用于设置晋升到老年代的对象年龄的最小值和最大值,每扛过一次Minor GC之后,年龄就加1。
  5)-Xmn 设置年轻代大小 可代替1) 。整个JVM内存大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小为64m,所以增大年轻代后,将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大,官方推荐配置为整个堆的3/8。
  老年代:存放的对象比较稳定,主要存放着那些扛过了好几次Minor GC回收仍然还活着或者特别大(XX:PretenureSizeThreshold 可配)的对象,当老年代的连续空间无法分配给新进入的较大对象时,会触发一次Full GC来腾出更多的空间,Full GC的代价很高,会造成Stop the world,所以要减少Full GC次数。老年代GC采用的是标记-清除或者标记-整理算法(根据收集器选择)。
  标记-清除算法:Mark-Sweep顾名思义算法分为标记和清除两个步骤,虚拟机会先标记出所有需要回收的对象,在标记完成后统一回收它们。标记过程大概是:对对象进行可达性分析后,发现木有与GC Roots相连接的引用链,将会第一次被标记并会搞一次筛选活动,活动内容就是看看这个对象有没有必要执行finalize方法,如果没有覆盖这个方法或者已经执行过这个方法,那么虚拟机会认为没有必要去执行。如果虚拟机认为有必要执行这个方法的话,这个对象就会去F-Queue里待着等待一个finalizer线程去执行finalize方法,因为这个方法是脱离死亡的救命草;第二次标记是GC对F-Queue进行小规模标记,如果对象在finalize方法抓住了那根草(与GC Roots引用链上的任何一个对像关联即可),那么它将被移除即将回收的区域,如果没有抓住那根草那么它基本靠别自行车了。标记-清除算法有两个不足点,第一就是它的两个过程效率都不高,另一个就是空间问题,会产生大量不连续的内存碎片,会导致分配较大对象时无法申请到足够的连续空间从而触发一次GC。
  复制算法:它的出现就是为了解决标记清除的不足,套路就是将内存划分为两个等量大小的块儿,对象都在其中一块儿上,当这一块儿造完了就将存活的对象复制到另一块儿上,然后将刚刚那块儿一次清理掉,这样就不需要考虑内存碎片问题,动动指针按顺序非配就搞定了,实现简单效率高,但是代价有点大内存直接干了一半,适用于对象存活率低的区域,比如朝生夕死的新生代。
  标记-整理算法:复制算法看起来很吊,但是对于对象存活率高的区域就显得力不从心了,而且如果不想浪费一半的空间的话,就需要进行空间分配担保(抵押贷款),所以老年代不能这么搞,进而出现了标记-整理算法,套路跟标记-清除一样,只是不直接清理可回收的对象,而是存活的往一边儿移动,然后根据分界线去干掉另一边儿,可以看出该算法要进行对象的移动,成本相对略高,但好处则是不会产生内存碎片。
  方法区
  方法区多数人认为的永久代,方法区与堆一样是线程共享的内存区域,类使用要经过加载、连接(验证、准备、解析)和初始化,加载后的类信息就存在方法区特定的数据结构中,主要包括:类的全路径名包括超类(如果这个类是Object则它没有超类)、类的类型、类的访问修饰符、直接接口全限定名的有序列表、运行时常量池(类版本、字段、方法信息、常量、类静态变量、装载器信息) 等等。由于线程都共享方法区,所以方法区的数据必须时线程安全的,如果有2个甚至多个线程同时访问某个类,而这类又没被JVM加载,那么JVM只允许一个线程去加载(双亲委派),其它线程必须等待。方法区的内存不一定是连续的,可以动态扩展大小,可以选择不实现GC,GC的目标主要是常量池的回收和类型的卸载,所以想想就好没多少便宜可捡,因为回收条件比较苛刻,当方法区无法满足内存分配需求时将OOM(String.intern()是个好例子)。
  程序计数器
  程序计数器属于线程私有的,它是当前线程所执行字节码的指示器(执行到那儿了),它是一块较小的内存空间,线程下一步该干撒就是通过字节码解释器改变计数器来执行的,每个线程都有自己的程序计数器,多线程就是轮流切换它来实现,Java方法记录的是虚拟机字节码指令地址,Native方法没有记录,程序计数器在JVM中是唯一一个没有定义OOM的区域。
  虚拟机栈
  如程序计数器一样,Java虚拟机栈也属于线程私有,所以它的生命周期与线程一样。它属于Java方法执行的内存模型,每个方法执行都会创建一个栈帧,主要存储着方法出口信息、局部变量表、操作数栈、动态链接。当线程请求的栈帧深度大于虚拟机所允许的深度会SOF,若虚拟机栈动态扩展时无法申请到足够的内存会OOM。
  方法出口信息:正常方法返回时可能需要在栈帧中保存一些信息,用来帮助恢复它的上层方法的执行状态,如果有返回值,则把它压入调用者栈帧的操作数栈中,调整计数器的值以指向方法调用指令后面的一条指令,若方法异常退出,那么返回地址是通过异常处理器来确定的,栈帧中一般不会保存这部分信息。
  局部变量表:所需的内存空间在编译期确定,一旦确定无法更改大小,它存放着编译期的各种基本数据类型、reference类型(可能是对象引用指针,也可能是个句柄)、returnAddress类型(指向某条字节码指令的地址)。
  操作数栈:栈帧刚创建时,操作数栈是没有数据的,当执行方法操作时,会存放从局部变量表复制的常量或者变量,包括方法入参和返回值,操作数栈都一个固定的栈深度,入栈按先进后出方式,最大深度由编译期确定,基本类型除了long,double用2个深度,其他都用一个。
  动态链接:class的常量池中存在有大量的符号引用,字节码中的方法调用指令就以常量池中指向方法的符号引用为参数,这些符号引用分为两种,一种就是类加载的时候,静态解析的那些final 和static代码块,得到的直接引用,还有一种是运行期间转化的(每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用),这种就是动态链接。
  本地方法栈
  跟虚拟机栈的作用是一个屌样,唯一区别就是虚拟机栈是为字节码服务的,而它是为Native方法服务,与虚拟机栈一样,当线程请求的栈帧深度大于虚拟机所允许的深度会SOF,若虚拟机栈动态扩展时无法申请到足够的内存会OOM。
  直接内存
  Direct Memory 虽然不属于虚拟机运行数据区,但在被NIO引入后一直频繁使用(比如堆外缓存),可以用Native方法直接分配堆外内存,然后在堆中去引用这块儿区域(DirectByteBuffer就是),如果动态扩展内存时达到物理内存限制会OOM。
  内存分配策略以及类加载机制以后再补,先写到这儿吧,未完待续!
 

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