jvm內(nèi)存管理：深入java內(nèi)存區(qū)域與oom

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1、Java與C++Z間有一堵由內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配和垃圾收集技術(shù)所國成的高墻，墻外面的人想進(jìn)去，墻里面的人卻想出來。對(duì)于從事C、C++稈序開發(fā)的開發(fā)人員來說，在內(nèi)存管理領(lǐng)域，他們即是擁有最高權(quán)力的皇帝乂是執(zhí)行最基礎(chǔ)工作的勞動(dòng)人民一擁有每一個(gè)對(duì)象的14所有權(quán)J乂擔(dān)負(fù)著每一個(gè)對(duì)象生命開始到終結(jié)的維護(hù)責(zé)任。對(duì)于Java程序員來說，不需耍在為每一個(gè)new操作去寫配對(duì)的delete/free,不容易出現(xiàn)內(nèi)容満漏和內(nèi)存溢出錯(cuò)誤，看起來由JVM管理內(nèi)存一切都很美好。不過，也正定因?yàn)镴ava程序員把內(nèi)存控制的權(quán)力交給了JVM,一旦出現(xiàn)泄

2、漏和溢出，如果不了解JVM是怎樣使用內(nèi)存的，那排查錯(cuò)誤將會(huì)是一件非常困難的爭情。VM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域JVM執(zhí)行Java程序的過程中，會(huì)使用到各種數(shù)據(jù)區(qū)域，這些區(qū)域有各自的用途、創(chuàng)建和銷毀時(shí)間。根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范(第二版)》(下文稱VMSpec)的規(guī)定，JVM包括下列兒個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域：1.程序計(jì)數(shù)器(ProgramCounterRegister)：每一個(gè)Java線程都有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器來用于保存程序執(zhí)行到當(dāng)詢方法的哪一個(gè)指令，對(duì)于非Native方法,這個(gè)區(qū)域記錄的是正在執(zhí)行的VM原語的地址，如果止在執(zhí)行的是N

3、atvie方法，這個(gè)區(qū)域則為空(undefined)。此內(nèi)存區(qū)域是唯個(gè)在VMSpec中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。2.Java虎擬機(jī)棧(JavaVirtualMachineStacks)與程序計(jì)數(shù)器一樣，VM棧的生命周期也是與線程相同。VM棧描述的是Java方法調(diào)用的內(nèi)存模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候，都會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)幀(Frame)用于存儲(chǔ)木地變量表、操作棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出入口等信息。每一個(gè)方法的調(diào)用至完成，就意味著一個(gè)幀在VM棧中的入棧至出棧的過程。在后文中，我們將著垂討論VM棧中

4、本地變量表部分。經(jīng)常有人把Java內(nèi)存簡單的區(qū)分為堆內(nèi)存(Heap)和棧內(nèi)存(Stack),實(shí)際中的區(qū)域遠(yuǎn)比這種觀點(diǎn)復(fù)雜,這樣劃分只是說明少變量定義密切相關(guān)的內(nèi)存區(qū)域是這兩塊。其中所指的“堆”后面會(huì)專門描述，而所指的“?！本褪荲M棧中各個(gè)幀的木地變臺(tái)表部分。木地變臺(tái)表存放了編譯期可知的各種標(biāo)臺(tái)類型(boolean,byte、char、short,int、float、long>double)>對(duì)象引用(不是對(duì)象木身，僅僅是一個(gè)引用指針)、方法返冋地址等。其中l(wèi)ong和double會(huì)占用2個(gè)本地變量空間(32bit

5、),其余占川1個(gè)。本地變量表在進(jìn)入方法時(shí)進(jìn)行分配，當(dāng)進(jìn)入一個(gè)方法時(shí)，這個(gè)方法需要在幀中分配多大的本地變量是一件完全確定的事情，在方法運(yùn)行期間不改變本地變量表的大小。在VMSpec中對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了2中異常狀況：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果VM棧町以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展(VMSpec中允許固定長度的VM棧)，當(dāng)擴(kuò)展時(shí)無法屮請(qǐng)到足夠內(nèi)存則拋出OutOfMemoryError并常。3.本地方法棧(NativeMethodStacks)本地方法棧與VM棧所發(fā)揮作用

6、是類似的，只不過VM棧為虛擬機(jī)運(yùn)行VM原語服務(wù)，而本地方法棧是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。它的實(shí)現(xiàn)的語言、方式與結(jié)構(gòu)并沒冇強(qiáng)制規(guī)泄，甚至有的虛擬機(jī)(譬如SunHotspot虛擬機(jī))直接就把木地方法棧和VM棧合二為一。和VM棧一樣，這個(gè)區(qū)域也會(huì)拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。1.Java堆(JavaHeap)對(duì)于絕大多數(shù)應(yīng)用來說，Java堆是虛擬機(jī)管理最大的一塊內(nèi)存。Java堆是被所有線程共享的，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。Java堆的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例，絕

7、大部分的對(duì)象實(shí)例都在這里分配。這一點(diǎn)在VMSpec中的描述是：所有的實(shí)例以及數(shù)組都在堆上分配(原文：Theheapistheruntimedataareafromwhichmemoryforallclassinstancesandarraysisallocated)，但是任逃逸分析和標(biāo)量替換優(yōu)化技術(shù)Hl現(xiàn)后，VMSpec的描述就顯得并不那么準(zhǔn)確了。Java堆內(nèi)還有更細(xì)致的劃分：新生代、老年代，再細(xì)致一點(diǎn)的：eden、fromsurvivor,tosurvivor,甚至更細(xì)粒度的木地線程分配緩沖(TLAB)等，無

8、論對(duì)Java堆如何劃分，目的都是為了更好的回收內(nèi)存，或者更快的分配內(nèi)存，在本章中我們僅僅針對(duì)內(nèi)存區(qū)域的作川進(jìn)行討論，Java堆中的上述各個(gè)區(qū)域的細(xì)節(jié)，可參見本文第二章《JVM內(nèi)存管理：深入垃圾收集器與內(nèi)存分配策略》。根據(jù)VMSpec的要求，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間，它邏輯上是連續(xù)的叩可，就像我們的磁盤空間一樣。實(shí)現(xiàn)時(shí)可以選擇實(shí)現(xiàn)成固定人小的，也可以是可擴(kuò)展的，不過當(dāng)前所