一、java記憶體組成介紹：堆(Heap)與非堆(Non- heap)內(nèi)存

依照官方的說法：「Java 虛擬機(jī)器有一個(gè)堆，堆是運(yùn)行時(shí)資料區(qū)域，所有類別實(shí)例和陣列的記憶體均從此處分配。

堆是在Java 虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建的。」「在JVM中堆之外的記憶體稱為非堆記憶體(Non-heap memory)」。可以看出JVM主要管理兩種類型的記憶體：堆和非堆。

簡單來說堆就是Java程式碼可及的內(nèi)存，是留給開發(fā)人員使用的；非堆就是JVM留給自己用的，所以方法區(qū)、JVM內(nèi)部處理或優(yōu)化所需的內(nèi)存(如JIT編譯後的程式碼快取)、每個(gè)類別結(jié)構(gòu)(如運(yùn)行時(shí)常數(shù)池、欄位和方法資料)以及方法和建構(gòu)方法的程式碼都在非堆記憶體中。

二、JVM記憶體區(qū)域模型

1.方法區(qū) 也稱為”永久代” 、“非堆”， 它用於儲(chǔ)存虛擬機(jī)器載入的類別資訊、常數(shù)、靜態(tài)變數(shù)、是各個(gè)執(zhí)行緒共享的記憶體區(qū)域。預(yù)設(shè)最小值為16MB，最大值為64MB，可透過-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 參數(shù)限制方法區(qū)的大小。

運(yùn)行時(shí)常數(shù)池：是方法區(qū)的一部分，其中的主要內(nèi)容來自於JVM對(duì)Class的載入。

Class檔案中除了有類別的版本、欄位、方法、介面等描述資訊外，還有一項(xiàng)資訊是常數(shù)池，用於存放編譯器產(chǎn)生的各種符號(hào)引用，這部分內(nèi)容將在類別載入後放到方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常數(shù)池中。

2.虛擬機(jī)棧

描述的是java 方法執(zhí)行的記憶體模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)「棧幀」用於存儲(chǔ)局部變數(shù)表(包括參數(shù))、操作棧、方法出口等資訊。每個(gè)方法被呼叫到執(zhí)行完的過程，就對(duì)應(yīng)一個(gè)堆疊幀在虛擬機(jī)器棧中從入棧到出棧的過程。宣告週期與線程相同，是線程私有的。

局部變數(shù)表存放了編譯器可知的各種基本資料型別(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、物件引用(引用指針，並非物件本身)，其中64位長度的long和double類型的資料會(huì)佔(zhàn)用2個(gè)局部變數(shù)的空間，其餘資料型別只佔(zhàn)1個(gè)。

局部變數(shù)表所需的記憶體空間在編譯期間完成分配，當(dāng)進(jìn)入一個(gè)方法時(shí)，這個(gè)方法需要在堆疊幀中分配多大的局部變數(shù)是完全確定的，在運(yùn)行期間棧幀不會(huì)改變局部變數(shù)表的大小空間。

3.本地方法堆疊

與虛擬機(jī)器堆疊基本上類似，差別在於虛擬機(jī)器堆疊為虛擬機(jī)器執(zhí)行的java方法服務(wù)，而本地方法堆疊則是為Native方法服務(wù)。

4.堆

也叫做java 堆、GC堆是java虛擬機(jī)所管理的記憶體中最大的一塊記憶體區(qū)域，也是被各個(gè)執(zhí)行緒共享的內(nèi)存區(qū)域，在JVM啟動(dòng)時(shí)建立。此記憶體區(qū)域存放了物件實(shí)例及陣列(所有new的物件)。

其大小透過-Xms(最小值)和-Xmx(最大值)參數(shù)設(shè)置，-Xms為JVM啟動(dòng)時(shí)申請的最小內(nèi)存，預(yù)設(shè)為作業(yè)系統(tǒng)物理記憶體的1/64但小於1G，-Xmx為JVM可申請的最大內(nèi)存，預(yù)設(shè)為物理記憶體的1/4但小於1G，預(yù)設(shè)當(dāng)空餘堆記憶體小於40%時(shí)， JVM會(huì)增加Heap到-Xmx指定的大小，可透過-XX:MinHeapFreeRation=來指定這個(gè)比列；當(dāng)空堆記憶體大於70%時(shí)，JVM會(huì)減少heap的大小到-Xms指定的大小，可透過XX:MaxHeapFreeRation=來指定這個(gè)比列，對(duì)於運(yùn)行系統(tǒng)，為避免在運(yùn)行時(shí)頻繁調(diào)整Heap的大小，通常-Xms與-Xmx的值設(shè)成一樣。

由於現(xiàn)在收集器都是採用分代收集演算法，因此堆被分割為新生代和老年代。新生代主要儲(chǔ)存新創(chuàng)建的物件和尚未進(jìn)入老年代的物件。老年代存放經(jīng)過多次新生代GC(Minor GC)任然存活的對(duì)象。

新生代： 程式新建立的物件都是從新生代分配內(nèi)存，新生代由Eden Space和兩塊相同大小的Survivor Space (通常又稱S0和S1或From和To)構(gòu)成，可透過-Xmn參數(shù)來指定新生代的大小，也可以透過-XX:SurvivorRation來調(diào)整Eden Space及Survivor Space的大小。

老年代： 用於存放經(jīng)過多次新生代GC任然存活的對(duì)象，例如緩存對(duì)象，新建的對(duì)像也有可能直接進(jìn)入老年代，主要有兩種情況：

1、大對(duì)象，可透過啟動(dòng)參數(shù)設(shè)定-XX:PretenureSizeThreshold=1024(單位為位元組，預(yù)設(shè)為0)來代表超過多大時(shí)就不在新生代分配，而是直接在老年代分配。

2、大的數(shù)組對(duì)象，切數(shù)組中無引用外部對(duì)象。老年代所佔(zhàn)的記憶體大小為-Xmx對(duì)應(yīng)的值減去-Xmn對(duì)應(yīng)的值。

?

Young?Generation????????即圖中的Eden?+?From?Space?+?To?Space
Eden????????????????????存放新生的對(duì)象
Survivor?Space??????????有兩個(gè)，存放每次垃圾回收后存活的對(duì)象
Old?Generation??????????Tenured?Generation?即圖中的Old?Space?
????????????????????????主要存放應(yīng)用程序中生命周期長的存活對(duì)象

#5.程式計(jì)數(shù)器

是最小的一塊記憶體區(qū)域，它的作用是當(dāng)前執(zhí)行緒所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器，在虛擬機(jī)器的模型裡，字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是透過改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、異常處理、執(zhí)行緒恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴計(jì)數(shù)器來完成。

三、直接記憶體

直接記憶體並不是虛擬機(jī)器記憶體的一部分，也不是Java虛擬機(jī)器規(guī)格中定義的記憶體區(qū)。 jdk1.4中新加入的NIO，引入了通道與緩衝區(qū)的IO方式，它可以呼叫Native方法直接分配堆外內(nèi)存，這個(gè)堆外內(nèi)存就是本機(jī)內(nèi)存，不會(huì)影響到堆內(nèi)存的大小。

四、Java堆記憶體的10重點(diǎn)

1. Java堆記憶體是作業(yè)系統(tǒng)分配給JVM的記憶體的一部分。

2. 當(dāng)我們建立物件時(shí)，它們儲(chǔ)存在Java堆記憶體中.

3. 為了方便垃圾回收，Java堆空間分成三個(gè)區(qū)域，分別叫作New Generation, Old Generation或叫作Tenured Generation，還有Perm Space。

4. 你可以用JVM的命令列選項(xiàng) -Xms, -Xmx, -Xmn來調(diào)整Java堆空間的大小。不要忘了在大小後面加上”M”或”G”來表示單位。舉個(gè)例子，你可以用 -Xmx256m來設(shè)定堆記憶體最大的大小為256MB。

5. 你可以用JConsole或 Runtime.maxMemory(), Runtime.totalMemory(), Runtime.freeMemory()來查看Java中堆記憶體的大小。

6. 你可以使用指令「jmap」來取得heap dump，用「jhat」來分析heap dump。

7. Java堆疊空間不同於堆疊空間，堆疊空間是用來儲(chǔ)存呼叫堆疊和局部變數(shù)的。

8. Java垃圾回收器是用來將死掉的物件(不再使用的物件)所佔(zhàn)用的記憶體回收回來，再釋放到Java堆空間中。

9. 當(dāng)你遇到j(luò)ava.lang.outOfMemoryError時(shí)，不要緊張，有時(shí)候僅僅增加堆空間就可以了，但如果經(jīng)常出現(xiàn)的話，就要看看Java程式中是不是存在記憶體洩漏了。

10. 請使用Profiler和Heap dump分析工具來查看Java堆空間，可以查看給每個(gè)物件分配了多少記憶體。

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以上是JVM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及運(yùn)作機(jī)制的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！