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java虛擬機

  • 作者:新網(wǎng)
  • 來源:新網(wǎng)
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  • 2018-05-14 10:13:32

相信很多人在從事java不久都會對JVM有種神秘感以及對那些人的膜拜。每當說起JVM大概都會想到Java虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū),那么它是怎樣劃分的呢?那么今天小編就來談談我對它的理解。

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<div>  相信很多人在從事java不久都會對JVM有種神秘感以及對那些人的膜拜。每當說起JVM大概都會想到Java虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū),那么它是怎樣劃分的呢?那么今天小編就來談談我對它的理解。
  堆,首先第一個想到的就是它了,在虛擬機啟動時就創(chuàng)建,一坨兒活躍在虛擬機所管理內(nèi)存中的巨無霸(內(nèi)存最大),被所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域,該區(qū)域唯一的目的就是存放對象實例,幾乎所有的對象實例以及數(shù)組都要在堆上分配,堆是虛擬機收集的主要區(qū)域,基本上都采用的是分代收集算法,分為:新生代、老年代,堆大小可通過-Xms、-Xmx控制,如果堆沒有內(nèi)存來完成實例分配且也無法再擴展時,將會OOM。
  新生代:新創(chuàng)建的對象在此分配,由于新生代中的對象屬于朝生夕死的,其回收算法采用的是復制算法,它由Eden區(qū)和兩個大小相等的From Survivor區(qū)、To Survivor區(qū)構成。當Minor GC時,Eden區(qū)存活的對象將被移到To Survivor區(qū),而From Survivor區(qū)存活的對象根據(jù)其年齡決定,當年齡達到閥值(-XX:MaxTenuringThreshold可配,沒記錯的話默認15歲就老了)則會進入老年代,否則進入To Survivor區(qū),虛擬機會清空Eden區(qū)和From Survivor區(qū),最后將To Survivo區(qū)與From Survivor區(qū)互換角色來保證To Survivo區(qū)為空。
  這里只說下部分調(diào)整年輕代的配置,其它的大家可根據(jù)Sun文檔選擇合適自己的。
  1)-XX:NewSize、-XX:MaxNewSize 設置年輕代的大小,建議兩個值設為一樣大,一般為整個堆大小的1/3或者1/4。
  2)-XX:SurvivorRatio 設置Eden和Survivor的比值,默認8:1:1。
  3)-XX:+PrintTenuringDistribution 用于顯示每次Minor GC時Survivor區(qū)中各個年齡段的對象的大小。
  4)-XX:InitialTenuringThreshol和-XX:MaxTenuringThreshold用于設置晉升到老年代的對象年齡的最小值和最大值,每扛過一次Minor GC之后,年齡就加1。
  5)-Xmn 設置年輕代大小 可代替1) 。整個JVM內(nèi)存大小=年輕代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小為64m,所以增大年輕代后,將會減小年老代大小。此值對系統(tǒng)性能影響較大,官方推薦配置為整個堆的3/8。
  老年代:存放的對象比較穩(wěn)定,主要存放著那些扛過了好幾次Minor GC回收仍然還活著或者特別大(XX:PretenureSizeThreshold 可配)的對象,當老年代的連續(xù)空間無法分配給新進入的較大對象時,會觸發(fā)一次Full GC來騰出更多的空間,F(xiàn)ull GC的代價很高,會造成Stop the world,所以要減少Full GC次數(shù)。老年代GC采用的是標記-清除或者標記-整理算法(根據(jù)收集器選擇)。
  標記-清除算法:Mark-Sweep顧名思義算法分為標記和清除兩個步驟,虛擬機會先標記出所有需要回收的對象,在標記完成后統(tǒng)一回收它們。標記過程大概是:對對象進行可達性分析后,發(fā)現(xiàn)木有與GC Roots相連接的引用鏈,將會第一次被標記并會搞一次篩選活動,活動內(nèi)容就是看看這個對象有沒有必要執(zhí)行finalize方法,如果沒有覆蓋這個方法或者已經(jīng)執(zhí)行過這個方法,那么虛擬機會認為沒有必要去執(zhí)行。如果虛擬機認為有必要執(zhí)行這個方法的話,這個對象就會去F-Queue里待著等待一個finalizer線程去執(zhí)行finalize方法,因為這個方法是脫離死亡的救命草;第二次標記是GC對F-Queue進行小規(guī)模標記,如果對象在finalize方法抓住了那根草(與GC Roots引用鏈上的任何一個對像關聯(lián)即可),那么它將被移除即將回收的區(qū)域,如果沒有抓住那根草那么它基本靠別自行車了。標記-清除算法有兩個不足點,第一就是它的兩個過程效率都不高,另一個就是空間問題,會產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片,會導致分配較大對象時無法申請到足夠的連續(xù)空間從而觸發(fā)一次GC。
  復制算法:它的出現(xiàn)就是為了解決標記清除的不足,套路就是將內(nèi)存劃分為兩個等量大小的塊兒,對象都在其中一塊兒上,當這一塊兒造完了就將存活的對象復制到另一塊兒上,然后將剛剛那塊兒一次清理掉,這樣就不需要考慮內(nèi)存碎片問題,動動指針按順序非配就搞定了,實現(xiàn)簡單效率高,但是代價有點大內(nèi)存直接干了一半,適用于對象存活率低的區(qū)域,比如朝生夕死的新生代。
  標記-整理算法:復制算法看起來很吊,但是對于對象存活率高的區(qū)域就顯得力不從心了,而且如果不想浪費一半的空間的話,就需要進行空間分配擔保(抵押貸款),所以老年代不能這么搞,進而出現(xiàn)了標記-整理算法,套路跟標記-清除一樣,只是不直接清理可回收的對象,而是存活的往一邊兒移動,然后根據(jù)分界線去干掉另一邊兒,可以看出該算法要進行對象的移動,成本相對略高,但好處則是不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片。
  方法區(qū)
  方法區(qū)多數(shù)人認為的永久代,方法區(qū)與堆一樣是線程共享的內(nèi)存區(qū)域,類使用要經(jīng)過加載、連接(驗證、準備、解析)和初始化,加載后的類信息就存在方法區(qū)特定的數(shù)據(jù)結構中,主要包括:類的全路徑名包括超類(如果這個類是Object則它沒有超類)、類的類型、類的訪問修飾符、直接接口全限定名的有序列表、運行時常量池(類版本、字段、方法信息、常量、類靜態(tài)變量、裝載器信息) 等等。由于線程都共享方法區(qū),所以方法區(qū)的數(shù)據(jù)必須時線程安全的,如果有2個甚至多個線程同時訪問某個類,而這類又沒被JVM加載,那么JVM只允許一個線程去加載(雙親委派),其它線程必須等待。方法區(qū)的內(nèi)存不一定是連續(xù)的,可以動態(tài)擴展大小,可以選擇不實現(xiàn)GC,GC的目標主要是常量池的回收和類型的卸載,所以想想就好沒多少便宜可撿,因為回收條件比較苛刻,當方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時將OOM(String.intern()是個好例子)。
  程序計數(shù)器
  程序計數(shù)器屬于線程私有的,它是當前線程所執(zhí)行字節(jié)碼的指示器(執(zhí)行到那兒了),它是一塊較小的內(nèi)存空間,線程下一步該干撒就是通過字節(jié)碼解釋器改變計數(shù)器來執(zhí)行的,每個線程都有自己的程序計數(shù)器,多線程就是輪流切換它來實現(xiàn),Java方法記錄的是虛擬機字節(jié)碼指令地址,Native方法沒有記錄,程序計數(shù)器在JVM中是唯一一個沒有定義OOM的區(qū)域。
  虛擬機棧
  如程序計數(shù)器一樣,Java虛擬機棧也屬于線程私有,所以它的生命周期與線程一樣。它屬于Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型,每個方法執(zhí)行都會創(chuàng)建一個棧幀,主要存儲著方法出口信息、局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接。當線程請求的棧幀深度大于虛擬機所允許的深度會SOF,若虛擬機棧動態(tài)擴展時無法申請到足夠的內(nèi)存會OOM。
  方法出口信息:正常方法返回時可能需要在棧幀中保存一些信息,用來幫助恢復它的上層方法的執(zhí)行狀態(tài),如果有返回值,則把它壓入調(diào)用者棧幀的操作數(shù)棧中,調(diào)整計數(shù)器的值以指向方法調(diào)用指令后面的一條指令,若方法異常退出,那么返回地址是通過異常處理器來確定的,棧幀中一般不會保存這部分信息。
  局部變量表:所需的內(nèi)存空間在編譯期確定,一旦確定無法更改大小,它存放著編譯期的各種基本數(shù)據(jù)類型、reference類型(可能是對象引用指針,也可能是個句柄)、returnAddress類型(指向某條字節(jié)碼指令的地址)。
  操作數(shù)棧:棧幀剛創(chuàng)建時,操作數(shù)棧是沒有數(shù)據(jù)的,當執(zhí)行方法操作時,會存放從局部變量表復制的常量或者變量,包括方法入?yún)⒑头祷刂?,操作?shù)棧都一個固定的棧深度,入棧按先進后出方式,最大深度由編譯期確定,基本類型除了long,double用2個深度,其他都用一個。
  動態(tài)鏈接:class的常量池中存在有大量的符號引用,字節(jié)碼中的方法調(diào)用指令就以常量池中指向方法的符號引用為參數(shù),這些符號引用分為兩種,一種就是類加載的時候,靜態(tài)解析的那些final 和static代碼塊,得到的直接引用,還有一種是運行期間轉化的(每個棧幀都包含一個指向運行時常量池中該棧幀所屬方法的引用),這種就是動態(tài)鏈接。
  本地方法棧
  跟虛擬機棧的作用是一個屌樣,唯一區(qū)別就是虛擬機棧是為字節(jié)碼服務的,而它是為Native方法服務,與虛擬機棧一樣,當線程請求的棧幀深度大于虛擬機所允許的深度會SOF,若虛擬機棧動態(tài)擴展時無法申請到足夠的內(nèi)存會OOM。
  直接內(nèi)存
  Direct Memory 雖然不屬于虛擬機運行數(shù)據(jù)區(qū),但在被NIO引入后一直頻繁使用(比如堆外緩存),可以用Native方法直接分配堆外內(nèi)存,然后在堆中去引用這塊兒區(qū)域(DirectByteBuffer就是),如果動態(tài)擴展內(nèi)存時達到物理內(nèi)存限制會OOM。
  內(nèi)存分配策略以及類加載機制以后再補,先寫到這兒吧,未完待續(xù)!
 

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