前言

虽然Java虚拟机具有内存自动管理机制,不需要我们去手动管理内存。正是我们把内存管理交给了Java虚拟机,一旦出现内存方面问题,如果我们不了解Java虚拟机的内存,对于解决问题将会非常困难。

Java虚拟机内存划分

Java虚拟机可以将内存分为几大模块:程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区、直接内存

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Java虚拟机内存划分

根据线程共享与线程私有划分:线程私有:程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈。

线程共享:堆、方法区

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程序计数器

程序计数器内存小,线程私有。字节码解释器工作时通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等功能都需要依赖这个计数器来完成。

注意:程序计数器是唯一不会出现OutOfMemoryError(内存溢出错误)的内存区域,它的生命周期随着线程的创建而创建,随着线程的结束而死亡

tips:线程生命周期 初始状态->可运行状态->运行状态->休眠or终止状态。

Java虚拟机栈

与程序计数器一样,Java虚拟机栈也是程序私有的,他的生命周期和线程相同,描述的是Java方法执行的内存模型,每次方法调用的数据都是通过栈传递的

每个方法在执行时候都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息,方法从调用到执行完成的过程,就是栈帧在栈中入栈到出栈的过程

局部变量表:主要存储编译期可知的数据类型(boolean、byte等等)、对象引用(reference类型,它不同于对象本身,可能是一个指向对象起始地址的应用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置)。

Java虚拟机栈会出现两种错误:StackOverflowError和OutOfMemoryError。

StackOverflowError:若Java虚拟机栈的内存大小不允许动态扩展,那么当线程请求栈的深度超过当前Java虚拟机栈最大深度的时候,就会抛出StackOverflow。

OutOfMemoryError:若虚拟机栈的内存大小允许动态扩展,且当线程请求栈时内存用完了,无法动态扩展,就会抛出OutOfMemory。

Java虚拟机也是线程私有的,每个线程都有各自的Java虚拟机栈,而且随着线程创建而创建,随着线程的死亡而死亡。

本地方法栈

本地方法栈和Java虚拟机栈发挥的作用非常相似,区别就是:虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务,方法执行完毕后相应的栈帧也会出栈并释放内存空间,也会出现 StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError 两种错误。

tips:Native方法 被Native关键字声明的方法说明不是使用Java语言实现的,主要用于和操作系统底层交互。

Java虚拟机所管理的内存最大的一块,Java堆是所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此被称作GC堆(Garbage Collected Heap)。

java分析内存工具 java内存划分_Java_03

堆内存细分

大部分情况下,对象都会在Eden区域分配,在一次新生代垃圾回收后,如果对象还存活,则会进入s0或者s1,对象的年龄会加1,如果年龄达到老年代的年龄阈值(Hotspot遍历所有对象时,按照年龄从小到大对其所占的大小进行累积,当累积的某个年龄大小超过了survivor区的一半时,取这个年龄和MaxTenuringThreshold中更小的一个,作为新的晋升年龄阈值),对象就会晋升到老年代中。

方法区

方法区与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器后的代码等数据。

运行时常量池

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,当常量池无法申请到内存时会抛出OutOfMemoryError错误。

直接内存

直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是虚拟机规范中定义的内存区域,但是这部分内存也被频繁地使用。而且也可能导致OutOfMemoryError错误出现。

JDK1.4中新加入的NIO类,引入了一种基于通道与缓存区的io方式,它可以直接使用Native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用操作。