JVM 内存浅析 及 GC个人学习总结

从诞生至今,20多年过去,Java至今仍是使用最为广泛的语言。这仰赖于Java提供的各种技术和特性,让开发人员能优雅的编写高效的程序。今天我们就来说说Java的一项基本但非常重要的技术内存管理

了解C语言的同学都知道,在C语言中内存的开辟和释放都是由我们自己来管理的,每一个new操作都要对于一个delete操作,否则就会参数内存泄漏和溢出的问题,导致非常槽糕的后果。但在Java开发过程中,则完全不需要担心这个问题。因为jvm提供了自动内存管理的机制。内存管理的工作由jvm帮我们完成。这样我们就不用为了释放内存而头疼了。

Jvm内存浅析

虽然jvm帮我们做了内存管理的工作,但是我们仍需要了解jvm到底做了什么,下面我们就一起去看一看

jvm启动时进行一系列的工作,其中一项就是开辟一块运行时内存。而这一块内存中又分为了五大区域,分别用于不同的功能。

程序计数器

记录程序运行的下一条指令的地址,这里的“地址”可以是一个本地指针,也可以是在方法字节码中相对于该方法起始指令的偏移量。如果该线程正在执行一个本地方法,那么此时程序计数器的值为”undefined”.在多线程环境下,每一个线程都有自己的程序计数器,在jvm调度线程时,会把当前的线程的程序计数器保存到快照,以便下次线程获取执行时间时获取

VM Stack

虚拟机栈是Java方法执行的内存模型,每个方法执行的时候,会在栈中创建一帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口。方法开始调用时,会创建栈帧并入栈,方法执行结束时会出栈。每个线程都有自己的栈。

动态链接:

方法出口:

可以通过 -xxs 大小 来配置栈的大小,当嵌套调用使用不当,会导致方法不停的入栈,最终导致栈空间被占满产生 StackOverflowError

本地方法栈

Heap

堆是用于存放对象实例的地方,几乎所有对象实例在堆中分配。堆是线程共享的,这是多线程时同步机制的原因。

堆是GC管理的主要区域,GC在对堆进行回收前,首先要确定对象是否已死(不可能再被使用的对象)

判断对象是否存活的算法有两种:引用计数算法、可达性分析算法

引用计数算法是为每一个对象添加一个引用计数器,每当有一个引用指向它时,计数器就加一,任何时刻计数器为0的对象就不可能再被使用。这种算法实现简单,但是它很难解决对象循环引用的问题(何为循环引用见下方备注)

可达性分析算法是Java语言正在使用的算法。它的基本思想是通过一系统被称为“GC Root”的对象为起点,从这个起点向下搜索,搜索走过的路径称为引用链,当一个对象不再任何引用链上时,则说明这个对象是不可能再被使用的。

在Java语言中,GC Root包括以下几种对象:

虚拟机栈中引用的对象

本地方法栈中JNI引用的对象

方法区中类静态成员变量引用的对象

方法区中常量引用的对象

可以看出分析对象是否存活,都与引用有关。在JDK1.2之后,Java对引用的概念进行了扩充,将引用分为 强引用(Strong Reference)、软引用(Soft Reference)、弱引用(Weak Reference)、虚引用(Phantom Reference)

强引用

强引用即为原来意义上的引用,只要强引用存在,被引用的对象就不会被回收

软引用

SoftReference类表示软引用,对于被软引用关联的对象,在系统将要发生内存溢出时,会把这些对象列入回收范围后,进行二次回收

弱引用

WeakReference类表示弱引用,对于被弱引用关联的对象,只能生存到下一次垃圾回收发生之前

虚引用

PhantomReference类表示虚引用,虚引用不对关联的对象的生存时间构成影响,也无法取得对象实例,它唯一的作用是在对象被GC回收是收到一条系统通知

堆得大小可以通过-Xmx-Xms来控制。对于主流的Jvm,GC基本都采用分代收集的算法。基于这个算法, Java堆又分为新生代(Young Generation)和老年代(Old Generation),新生代又被进一步划分为Eden和Survivor区,最后Survivor由FromSpace和ToSpace组成。新建的对象都是用新生代分配内存,Eden空间不足的时候,会把存活的对象转移到Survivor中,新生代大小可以由-Xmn来控制,也可以用-XX:SurvivorRatio来控制Eden和Survivor的比例。老生代用于存放新生代中经过多次垃圾回收(也即Minor GC)仍然存活的对象。

永生代(Permanent Space)为方法区

方法区

方法区也为所以线程所共享,用于存放已加载的类信息、静态变量、常量和即时编译器编译后的代码。-XX:MaxPermSize用于设置方法区大小

直接内存

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