JAVA中JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的示例分析

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一、前言

將對(duì)整個(gè)JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)和GC垃圾回收詳細(xì)的介紹

二、運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)整體概架構(gòu)

以下是自己的一句話總結(jié)：

分為線程私有和線程共享的兩大類，其中程序計(jì)數(shù)器、虛擬機(jī)棧、本地方法棧是屬于線程私有的，堆內(nèi)存及方法區(qū)內(nèi)存是線程共享的。程序計(jì)數(shù)器主要是記錄字節(jié)碼指令，CPU上下文切換線程，從一個(gè)線程切換到另一個(gè)線程，需要知道線程執(zhí)行到哪一步，所以記錄這個(gè)指令就是很有必要的，程序計(jì)數(shù)器無OOM和GC的發(fā)生。虛擬機(jī)棧里面是一個(gè)個(gè)棧幀，每一個(gè)棧幀對(duì)應(yīng)著每一個(gè)方法，棧幀又是由局部變量表、操作數(shù)棧、方法返回值地址、動(dòng)態(tài)鏈接組成。虛擬機(jī)棧可能會(huì)發(fā)生棧溢出異常，即starkoverflow本地方法棧是存放本地方法相關(guān)的東西；堆是一塊很大的空間，整體分為2大塊，新生代和老年代，新生代又分了Eden區(qū)、S0區(qū)、S1區(qū)，垃圾回收主要發(fā)生在新生代，每一個(gè)區(qū)對(duì)應(yīng)不同的垃圾回收算法；方法區(qū)保存的是一些常量、類的基本信息等，方法區(qū)對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)在JDK7中是永久代，在JDK8中是元空間。

三、程序計(jì)數(shù)器

用來儲(chǔ)存指向下一條指令的地址，是線程私有的，生命周期和線程的生命周期一致。

四、虛擬機(jī)棧

虛擬機(jī)棧是線程私有的，內(nèi)部保存一個(gè)個(gè)棧幀，每一個(gè)棧幀對(duì)應(yīng)一個(gè)Java方法的調(diào)用，生命周期和線程的生命周期保持一致。先來看看棧的特點(diǎn)。

1、棧的特點(diǎn)

棧是運(yùn)行時(shí)的單位，而堆是存儲(chǔ)的單位。棧的特點(diǎn)是先進(jìn)后出，后進(jìn)先出。

可以通過參數(shù)-Xss來設(shè)置?？臻g大小

2、棧幀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3、局部變量表

是一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)組，主要用于存儲(chǔ)方法參數(shù)和定義在方法內(nèi)的局部變量，這些數(shù)據(jù)類型包括各類基本數(shù)據(jù)類型，對(duì)象引用等，所需的容量大小是在編譯期確定下來的，在方法運(yùn)行期間是不會(huì)改變局部變量表大小的。

關(guān)于Slot的理解：

靜態(tài)變量和局部變量的區(qū)別：

總結(jié)：

在棧幀中，與性能關(guān)系最為密切的就是局部變量表，在方法執(zhí)行時(shí)，虛擬機(jī)使用局部變量表完成完成方法的傳遞，局部變量表中的數(shù)據(jù)也是可達(dá)性分析中的GC Root，如果一個(gè)對(duì)象在局部變量表中還有引用，那么根絕可達(dá)性分析算法，這個(gè)變量就不屬于垃圾對(duì)象，是不會(huì)被GC回收的。

4、操作數(shù)棧

操作數(shù)棧是棧中棧，也可稱為表達(dá)式棧，在方法執(zhí)行過程中，根據(jù)字節(jié)碼指令，往棧中寫入數(shù)據(jù)或提取數(shù)據(jù)，即入棧和出棧。主要用于保存計(jì)算過程的中間結(jié)果。操作數(shù)棧，可以看成是臨時(shí)寄存器，計(jì)算過程中變量的臨時(shí)保存

5、動(dòng)態(tài)鏈接

方法重寫的本質(zhì)

6、方法返回地址

存放調(diào)用該方法的PC寄存器的值

五、本地方法棧

管理本地native本地方法，是線程私有的，所謂的本地方法，其實(shí)就是一些非Java語言寫的代碼，這部分代碼甚至可以和操作系統(tǒng)CPU進(jìn)行打交道。

六、堆

堆是內(nèi)存管理的核心區(qū)域，是線程共享的，屬于JVM級(jí)別，也就是一個(gè)JVM實(shí)例就會(huì)有一個(gè)堆空間，注意的是雖然堆整體上是線程共享的，但是在內(nèi)部有一小塊空間是線程私有的緩存區(qū)TLAB。

幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都是在堆中，堆是GC垃圾回收的重點(diǎn)區(qū)域。堆整體可以分為新生代和老年代，新生代又分為Eden區(qū)和S0和S1區(qū)。

新生代和老年代的比例是1：2，Eden區(qū)和s0，s1區(qū)所占空間比例是8：1：1

1、設(shè)置堆大小的參數(shù)

-Xms：用于表示堆區(qū)的起始內(nèi)存，默認(rèn)情況下，占物理內(nèi)存大小的64分之一。

-Xmx用于表示堆區(qū)的最大內(nèi)存，默認(rèn)情況下，占物理內(nèi)存的四分之一。

通常起始內(nèi)存和最大內(nèi)存兩個(gè)參數(shù)設(shè)置成一樣，目的是為了GC清理完堆區(qū)內(nèi)存后不需要重新分隔
計(jì)算堆區(qū)的大小，從而提高性能。
查看設(shè)置的參數(shù)：
方式一：jps(查看進(jìn)程）  
            jstat -gc 進(jìn)程id
方式二：-xx:+printGCDetails

2、對(duì)象分配過程

這里s0和s1誰是空的誰就是to，年齡計(jì)數(shù)器閾值是15，YGC是在Eden區(qū)滿的時(shí)候會(huì)觸發(fā)，s0和s1滿的時(shí)候不會(huì)觸發(fā)YGC，YGC會(huì)將s區(qū)以及伊甸園區(qū)一起GC

關(guān)于垃圾回收，頻繁在新生區(qū)收集，很少在養(yǎng)老區(qū)收集，幾乎不在永久區(qū)/元空間收集。

Visualvm是JVM常用調(diào)優(yōu)工具，在JDK的bin下就可以打開

3、堆中的GC

年輕代（Minor GC）觸發(fā)機(jī)制

老年代GC（Major GC/Full GC）觸發(fā)機(jī)制

Full GC 觸發(fā)機(jī)制

4、內(nèi)存分配策略

5、什么是TLAB

TLAB表明堆不一定是共享的。

6、堆是分配對(duì)象存儲(chǔ)的唯一選擇嗎？

如果經(jīng)過逃逸分析，一個(gè)對(duì)象并沒有逃逸出方法的話，那么就有可能被優(yōu)化成棧上分配。

逃逸分析手段：

注意：JDK6U23版本后，HotSpot默認(rèn)已經(jīng)開啟逃逸分析。所以我們得出一個(gè)結(jié)論，開發(fā)中能使用局部變量的，就不要使用在方法外定義。JDK7后字符串常量池和靜態(tài)變量存儲(chǔ)在堆中

七、方法區(qū)

方法區(qū)可以看做是一塊獨(dú)立于堆的內(nèi)存空間，是線程共享的，主要存儲(chǔ)類信息、運(yùn)行時(shí)常量池等，也會(huì)發(fā)生OOM，JDK8前成為永久代，JDK8成為元空間。（元空間和永久代最大的區(qū)別是，元空間不再使用JVM內(nèi)存，而是使用了本地內(nèi)存技術(shù)）

1、方法區(qū)概述

2、設(shè)置方法區(qū)內(nèi)存大小

3、如何解決OOM問題？

4、方法區(qū)存儲(chǔ)什么

5、方法區(qū)的演進(jìn)細(xì)節(jié)

6、方法區(qū)的GC

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