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JVM内存管理

JVM将内存主要划分为:方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆、程序计数器。JVM运行时数据区.

关系图:

程序计数器

记录当前线程锁执行的字节码的行号。

  1. 程序计数器是一块较小的内存空间。
  2. 处于线程独占区。
  3. 执行java方法时,它记录正在执行的虚拟机字节码指令地址。执行native方法,它的值为undefined
  4. 该区域是唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError的区域

虚拟机栈

存放方法运行时所需的数据,成为栈帧。其实它很简单!它里面存放的是一个函数的上下文,具体存放的是执行的函数的一些数据。执行的函数需要的数据无非就是局部变量表(保存函数内部的变量)、操作数栈(执行引擎计算时需要),方法出口等等。

  • 栈帧:执行引擎每调用一个方法时,就为这个函数创建一个栈帧,并加入虚拟机栈。换个角度理解,每个函数从调用到执行结束,其实是对应一个栈帧的入栈和出栈。

  • 局部变量表: 存放编译期间可知的各种基本数据类型、引用类型、return Address类型

    • 局部变量表的内存空间在编译期间就完成分配,运行期间不会改变。

相关报错: StackOverflowError:当栈帧大于我们设置的栈大小,就会出现栈溢出(递归没有出口等因素) OutOfMemoryError:

本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用很相似,他们的区别在于虚拟机栈为执行Java代码方法服务,而本地方法栈是为Native方法服务。与虚拟机栈一样,本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

堆内存

存储对象实例。

Java堆可以说是虚拟机中最大一块内存了。它是所有线程所共享的内存区域,几乎所有的实例对象都是在这块区域中存放。当然,睡着JIT编译器的发展,所有对象在堆上分配渐渐变得不那么“绝对”了。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。由于现在的收集器基本上采用的都是分代收集算法,所有Java堆可以细分为:新生代和老年代。在细致分就是把新生代分为:Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。当堆无法再扩展时,会抛出OutOfMemoryError异常。

分配堆内存指令参数:-Xms -Xmx

方法区

存储运行时常量池,已被虚拟机加载的类信息,常量,静态变量,即时编译器编译后的代码等数据。(类版本、字段、方法、接口)。

运行时常量池:占用方法区中的一块。

方法区是各个线程共享区域,很容易理解,我们在写Java代码时,每个线程度可以访问同一个类的静态变量对象。

由于使用反射机制的原因,虚拟机很难推测那个类信息不再使用,因此这块区域的回收很难。另外,对这块区域主要是针对常量池回收,值得注意的是JDK1.7已经把常量池转移到堆里面了。同样,当方法区无法满足内存分配需求时,会抛出OutOfMemoryError。 制造方法区内存溢出,注意,必须在JDK1.6及之前版本才会导致方法区溢出,原因后面解释,执行之前,可以把虚拟机的参数-XXpermSize和-XX:MaxPermSize限制方法区大小。

List<String> list =new ArrayList<String>();
int i =0;
while(true){
    list.add(String.valueOf(i).intern());
} 
复制代码

运行后会抛出java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space异常。 解释一下,String的intern()函数作用是如果当前的字符串在常量池中不存在,则放入到常量池中。上面的代码不断将字符串添加到常量池,最终肯定会导致内存不足,抛出方法区的OOM。

下面解释一下,为什么必须将上面的代码在JDK1.6之前运行。我们前面提到,JDK1.7后,把常量池放入到堆空间中,这导致intern()函数的功能不同,具体怎么个不同法,且看看下面代码:

String str1 =new StringBuilder("fant").append("j").toString();
System.out.println(str1.intern()==str1);

String str2=new StringBuilder("ja").append("va").toString();
System.out.println(str2.intern()==str2);
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这段代码在JDK1.6和JDK1.7运行的结果不同。JDK1.6结果是:false,false ,JDK1.7结果是true, false。原因是:JDK1.6中,intern()方法会吧首次遇到的字符串实例复制到常量池中,返回的也是常量池中的字符串的引用,而StringBuilder创建的字符串实例是在堆上面,所以必然不是同一个引用,返回false。

在JDK1.7中,intern不再复制实例,常量池中只保存首次出现的实例的引用,因此intern()返回的引用和由StringBuilder创建的字符串实例是同一个。为什么对str2比较返回的是false呢?这是因为,JVM中内部在加载类的时候,就已经有"java"这个字符串,不符合“首次出现”的原则,因此返回false。

更深入的了解常量池和intern:
/**
 * Created by Fant.J.
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "fantj";
        String b = "fantj";
        //a和b 会存到常量池里,常量池类似一个set集合,不允许有重复的值,所以加入第二个重复的值会返回已存在值的索引
        System.out.println(a == b);
        //new操作会实例化一个对象,会把他放到栈中。
        String c = new String("fantj");
        //所以a和c比较,a在常量池,b在堆,索引肯定不同,结果自然不同,返回false
        System.out.println(a == c);
        //a和c.intern比较,intern会把c搬到常量池,所以加入第二个重复的值会返回已存在值的索引,返回true
        System.out.println(a == c.intern());
    }
}
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有注释,仔细看注释。

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