JVM學習筆記一：內存管理

參考資料

本文參考：《深入理解Java虛擬機》作者 周志明 知識產權歸作者所有

1. java組成部分：java語言、各平台虛擬機、Class文件結構、java api 類庫、第三方類庫
2. Jre包括jvm和api
3. java 未來展望：模塊化、混合語言、多核並行、豐富語法、64位虛擬機

自動內存管理機制

PC：程序計數器，用於記錄和控制下一條需要執行的位元組碼的位置，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復都需要依賴PC完成。 PC 是每個線程私有的，如果執行的是java方法，該值是位元組碼指令的地址，如果是native方法，該值是Undefined

Java虛擬機棧

JVM Stack 線程私有，用於存放棧幀 Frame 包括局部變數表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息，如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常，如果Stack可以動態擴展，擴展到無法申請到足夠的內存時，拋出OutOfMemory"Error異常。-Xss 設置棧容量

Heap 堆是線程共享 用於分配對象實例 -Xms10m 初始大小 -Xmx20m 最大大小 也包括線程私有的分配緩衝區 TLAB 方法區 Method Area 線程共享 用於存儲被JVM載入的類信息、常量、靜態變數、JIT後的代碼，又叫做非堆 Non-Heap，永久代，-XX:PermSize=64M JVM初始分配的非堆內存，-XX:MetaspaceSize，class metadata的初始空間配額，以bytes為單位，jdk1.7，符號引用(Symbols)轉移到了native heap;字面量(interned strings)轉移到了java heap;類的靜態變數(class statics)轉移到了java heap；在JDK8中,classe metadata(the virtual machines internal presentation of Java class),被存儲在叫做Metaspace的native memory。

常量池是方法區的一部分，由Class文件解析後完成。

JDK1.4引入的NIO可以使用Native函數直接分配堆外內存，然後通過DirectByteBuffer對象對這塊內存直接操作，避免了在Heap和NativeHeap直接來回複製數據，在設置-Xmx參數時要注意留出NativeMemory空間。

JDK1.6的intern方法把首次出現的字元串實例複製到永久代中，並返回已複製的實例引用

JDK1.7的intern方法不會再複製實例、而只是在常量池中記錄首次出現的實例引用，因此intern返回的引用和調用者是同一個引用。

1. 指針碰撞，移動已使用內存和空閑內存之間的指針，前提是已使用和空閑內存比較規整。
2. 空閑列表，記錄可用內存塊及大小。
3. 內存分配的同步問題：使用CAS + 失敗重試 保證內存分配的原子性，或利用TLAB，現在TLAB上分配，使用完分配新的TLAB時才需要同步
4. 分配完成後內存空間全部初始化為零值

對象的內存布局

布局：對象頭Header、實例數據Instance Data 對齊填充 Padding 疑問：為什麼JVM對象地址要8位元組對齊？

對象頭包括MarkWord和類型指針，MarkWord 32bit or 64bit 包括哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態標記、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳

類型指針是非必須的、以來虛擬機實現、如果是Java數組、對象頭還包括數組長度。

實例數據：父類變數在子類變數之前。CompactFields = true 子類較窄變數會插到父類變數的空隙之間。

1. 使用句柄訪問：在Java堆中劃分出一塊內存做句柄池 reference中存儲的是對象的句柄地址，而句柄中包含了對象實例地址和類型數據地址
2. 使用對象指針訪問：reference中存儲的是對象地址，需要考慮的是對象布局中如何放置訪問類型數據的指針

各種區域溢出現象

Java堆溢出 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError ava.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 使用Eclipse Memory Analyzer 進行分析，內存泄露 查看泄露對象到GC Roots的引用鏈

Stack溢出 stack length unable to create new native thread

方法區和運行時常量池溢出 提示PermGen space

DirectMemory溢出時明顯的特徵是dump文件中看不見明顯的異常、文件很小，請檢查是否有NIO調用。

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