JVM（一）java内存区域

Sun/Oracle系列的虚拟机

1. Sun Classic/Exact VM 第一款商用JAVA虚拟机
2. HotSpot VM 目前使用范围最广的JAVA虚拟机
3. Mobile系列 面对移动和嵌入式市场

其他公司的虚拟机

1. BEA JRockit
2. IBM J9 VM
3. BEA Liquid VM
4. Google Android Dalvik VM
5. Apache Harmony
6. Microsoft JVM及其他

未来的的JAVA技术

1. 模块化
2. 混合语言
3. 多核并行
4. 丰富语法
5. 64位
6. 更强的垃圾回收

运行时数据区域

1. 定义：java虚拟机在执行java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域

2. 类型：
   1> 程序计数器:较小的内存空间，当前线程执行的字节码的行号指示器；各个线程之间独立存储，互不影响
   2> 虚拟机栈：线程私有，生命周期和线程，每个方法在执行的同事都会创建一个栈帧用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。方法的执行就对应着栈帧在虚拟机栈中入栈和出栈的过程；栈里面存放着各种基本数据类型和对象的应用（-XSS），默认大小1M
   3> 本地方法栈：本地方法栈保存的是navtive方法的信息，当一个JVM创建的线程调用native方法后，JVM不再为其在虚拟机栈中创建栈帧，JVM只是简单地动态链接并直接调用native方法
   4> java堆：java堆是javaver需要重点关注的一块区域，因为涉及到内存的分配（new关键字，反射等）与回收（回收算法，收集器等）

      a, -Xms 堆的最小值
      b, -Xmx 堆的最大值
      c, -Xmn 新生代的大小
      d, -XX:NewSize 新生代最小值
      e, -XX:MaxNewSize 新生代最大值
   

   5> 方法区（jdk7以后不存在了）：也叫永久区，用于存储已经被虚拟机加载的类信息，常量（"zsd","123"等），静态变量（static变量）等数据

      a, -XX:PermSize(jdk7及以前)
      b, -XX:MaxPermSize(jdk7及以前)
      c, -XX:MetaspaceSize(jdk7以后)
      d, -XX:MaxMetaspaceSize(jdk7以后)
   

   6> 运行时常量池：运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量（"zsd","123"等）和符号引用。jdk7后放在堆里，jdk7即以前放在方法区里

      a, 永久代来存储类信息、常量、静态变量等数据不是个好主意，很容易遇到内存溢出的问题。
      b, 对永久代进行调优是很难的，同时将元数据空间（本地内存）与堆的垃圾回收进行了隔离，避免永久代引发的Full GC和OOM等问题
   

   7> 直接内存：不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域；网络推送使用最多

      a, 如果使用NIO，这块区域会被频繁使用，在java堆内可以用directByteBuffer对象直接引用并操作
      b, 这块内存不受java堆大小限制，但受本机总内存的限制，可以通过MaxDirectMemorySize来设置（默认与堆内存最大值一样），所以也会出现OOM异常
   

3. JDK1.6内存区域

   
   JDK1.6内存区域.png

4. JDK1.7内存区域

   
   JDK1.7内存区域.png

站在线程角度来看java内存区域

1. 线程共享内存区：java堆，方法区
2. 线程私有内存区：虚拟机栈，本地方法栈，程序计数器。随着线程产生和消亡，因此不需要过多考虑内存回收的问题。编译时确定所需内存大小

深入辨析堆和栈

1. 功能
   1> 以栈帧的方式存储方法调用的过程，并存储方法调用过程中基本数据类型的变量（Int,short,long,byte,float,double,boolean,char等）以及对象的引用变量，其内存分配在栈上，变量出了作用域就会自动释放；
   2> 而堆内存用来存储Java中的对象。无论是成员变量，还是类变量，他们指向的对象都存储在堆内存中

2. 线程独享还是共享
   1> 栈内存归属于单个线程，每个线程都会有一个栈内存，其存储的变量只能在其所属线程中可见，即栈内存可以理解成线程的私有内存
   2> 堆内存中的对象对所有线程可见。堆内存中的对象可以被所有线程访问

3. 空间大小
   1> 栈的内存要远远小于堆内存，栈的深度是有限制的，可能发生StackOverFlowError问题

方法的出入栈

1. 方法会打包成栈帧，一个栈帧至少要包含局部变量表，操作数栈和帧数据区
2. 栈上分配
   1> 跟着函数调用自行销毁，提高性能
   2> 逃逸分析 : 判断方法内的变量是否会逃出函数体
   3>栈上分配演示
   a, -server： JVM运行的模式，才能进行逃逸分析 。其他选项：mix/client
   b, -Xmx 10m： 堆的大小
   c, -XX:+DoEscapeAnalysisi：启用逃逸分析。"+"开启功能，"-"关闭功能
   d, -XX:+PrintGC：打印GC日志
   e, -XX:+EliminateAllocations：标量替换。变成"-"就不是栈上分配
   f, -XX:-UseTLAB：TLAB(ThreadLocalAllocBuffer)事先为每个线程分配一块私有内存

虚拟机中的对象的初始化过程

1. 检查加载
2. 分配内存
   1> 划分内存：指针碰撞和空闲列表
   2> 并发安全问题：用CAS配上失败重试本地线程分配缓冲
3. 内存空间初始化
4. 设置
5. 对象初始化

对象的内存布局

1. 对象头：对象自身的运行数据（hashCode等）和类型指针
2. 实例数据：程序代码中所定义的各种类型的字段内容
3. 对齐填充：虚拟机处理，占位，对象的大小必须是8个字节整数倍

对象的访问定位

1. 使用句柄：指向句柄（类似指示牌）池

2. 直接指针：hotspot虚拟机使用的访问方式

3. 示例图

   对象访问定位.png

堆参数设置，对性能的影响和内存溢出实战

1. java堆溢出
   1> java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 在分配的时候，有巨型对象在分配
   2> java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 某个循环里不停的分配对象，但是分配太多，把堆撑爆了
2. 新生代配置
   1> -XX:NewSize/MaxNewSize 优先级最高
   2> -Xmn （NewSize=MaxNewSize） 优先级第二
   3> -XX:NewRatio 新生代和老年代的比例 优先级最小
   4> -XX:SurvivorRatio 表示eden和Surviror的比值，缺省为8 Eden:FromS:ToS = 8:1:1
   5> 示例 生成10M
   -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGCDetails -Xmn2m -XX:SurvivorRatio=2
   -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGCDetails -Xmn7m -XX:SurvivorRatio=2
   -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGCDetails -Xmn15m -XX:SurvivorRatio=8
   -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGCDetails -XX:NewRatio=2 新生代和老年代比例 1：2
3. 方法区和运行时常量池溢出
4. 虚拟机栈和本地方法栈溢出
   1> java.lang.StackOverFlowError 要考虑是否有无限递归
5. 本机直接内存溢出
   1> ByteBuffer b = ByteBuffer.allocateDirect(size)