1.Java虚拟机内存模型

 2019-12-10 11:20  阅读(888)
文章分类:Java Core

前言

JAVA和C++之间有着一堵由内存的动态分配垃圾收集技术所围成的“高墙“;

1.概述

JAVA虚拟机有自动的内存管理机制,程序员不用为每一个对象写new/delete代码进行内存的分配和回收,不容易出现内存的泄漏和溢出,但是还是很有必要学习JAVA虚拟机的内存模型和垃圾回收算法,否则出现内存泄漏和溢出的时候将会很难处理。

内存泄漏:

内存溢出:

2.JAVA虚拟机运行时内存区域

JAVA运行时数据区分为线程独享和线程共享两大部分,这些内存区域各有各的用途,内存的创建和销毁时间都各不相同。

20191210001109\_1.png

图一.JAVA虚拟机运行时数据区

  • 程序计数器

      • 线程独享,可以看作是当前线程执行指令的行号指示器,因为JAVA虚拟机中的各个线程的并发执行是交替进行的,每个处理器在相同的时间内只能运行一个线程,所以每个线程的程序计数器,程序计数器时唯一一个不会出现内存溢出的运行时数据区。

        • 异常情况:无
  • 虚拟机栈

      • 线程独享,JAVA方法执行的内存模型,每个函数的执行都会创建一个栈帧,每个方法的执行,其实是一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。虚拟机栈存储局部变量表(基本类型局部变量,ReturnAddress、对象引用)、操作数栈、方法出口等。  

        • 异常情况:
        • 1.线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,stackoverflow
        • 2.虚拟机栈内存扩展失败,outofmemory
  • 本地方法栈

      • 线程独享,类似于虚拟机栈,只是这里的方法是native方法,常见的native方法,eg:原生的hashcode函数

        • 异常情况:
        • 1.stackoverflow
        • 2.outofmemory   
      • 线程共享,用途为存放对象实例

        • 异常情况:
        • 1.outofmemory    
  • 方法区(永久代)

      • 用于存储类加载相关信息(class对象、字节码)、运行时常量池、静态变量。    

        • 异常情况:
        • 1.outofmemory

3.JAVA堆上对象的创建、布局和访问过程

3.1.对象的创建—–虚拟机角度

创建对象的方式有很多种:1.new关键字 2.工厂方法 3.静态工厂方法 4.反射机制 Class.newInstance() 5.对象clone()等

  • 虚拟机角度对象的创建  

  • 1.检查类是否被加载、验证、准备和解析过。

  • 2.执行类加载过程

  • 3.为对象分配内存

      • 3.1假设JAVA堆中的内存的分配是绝对规整的,使用过的内存放在一边,没有使用过的内存放在一边,那么内存的分配使用“指针碰撞”的方式。

        • 3.2如果JAVA堆中的内存分配不是绝对规整的,那么使用“空闲列表”的方式进行内存的分配。

          • 除了分配方式之外,还需要考虑内存分配的线程安全性解决方式如下

            • a.对内存分配的动作进行同步处理
            • b.TLAB(Thread Local Allocation Buffer),先给每个线程分配堆内存,之后每个线程使用自己的TLAB为对象分配内存。
  • 4.必要的设置,对象属于哪个类的实例,找到对象元数据(Class对象??),对象的哈希码,对象的GC年代等。

3.2.对象的布局

  • 对象的内存区间分为三个部分:
  • 1.对象头
  • 2.实例数据
  • 3.对齐填充——对象必须是8字节的整数倍

3.3.对象的访问

  • 直接指针–优点速度快,节约了句斌池所占的空间。
  • 句柄池—-引用对象发生改变的时候,不用改变reference指向的句柄,而是可以直接改变句柄的指向。

4.JAVA虚拟机内存溢出实战

  • JAVA堆溢出
  • 核心代码:
  •  List list=new ArrayList();
         while(true){
               list.add(new Object());  
         }
    
      JAVA虚拟机栈溢出 
      核心代码: 
          public void stackLeak(){
                stackLeak();
         }//stackOverflow
    
      Java虚拟机内存溢出 
      核心代码: 
          while(true){
                 Thread thread=new Thread(new Runnable(){
                            while(true){
                            }
                       } 
                 );    
         } 
      JAVA虚拟机方法区溢出 
      核心代码: 
          List list=new ArrayList();
         int i=0;
         while(true){
               list.add(new String(i++).intern());
         }
    
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