java内存模型分析2

 2019-12-10 11:21  阅读(853)
文章分类:Java Core

不同线程之间无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量值的传递均需要在主内存来完成,线程、主内存和工作内存的交互关系如下图所示,和上图很类似。

20191210001121\_1.png

这里的主内存、工作内存与Java内存区域的Java堆、栈、方法区不是同一层次内存划分。!!!!

这里的主内存、工作内存与Java内存区域的Java堆、栈、方法区不是同一层次内存划分。!!!!

3.2 内存间交互操作

  关于主内存与工作内存之间的具体交互协议,即一个变量如何从主内存拷贝到工作内存、如何从工作内存同步到主内存之间的实现细节,Java内存模型定义了以下八种操作来完成:

  • lock(锁定):作用于主内存的变量,把一个变量标识为一条线程独占状态。

  • 一个优秀Java程序员,必须了解Java内存模型、GC工作原理,以及如何优化GC的性能、与GC进行有限的交互,有一些应用程序对性能要求较高,例如嵌入式系统、实时系统等,只有全面提升内存的管理效率,才能提高整个应用程序的性能。

    本文将从JVM内存模型、GC工作原理,以及GC的几个关键问题进行探讨,从GC角度提高Java程序的性能。

一、Java内存模型

按照官方的说法:Java 虚拟机具有一个堆,堆是运行时数据区域,所有类实例和数组的内存均从此处分配。

JVM主要管理两种类型内存:堆和非堆,堆内存(Heap Memory)是在 Java 虚拟机启动时创建,非堆内存(Non-heap Memory)是在JVM堆之外的内存。

简单来说,堆是Java代码可及的内存,留给开发人员使用的;非堆是JVM留给自己用的,包含方法区、JVM内部处理或优化所需的内存(如 JITCompiler,Just-in-time Compiler,即时编译后的代码缓存)、每个类结构(如运行时常数池、字段和方法数据)以及方法和构造方法的代码。

在JVM启动时,就已经保留了固定的内存空间给Heap内存,这部分内存并不一定都会被JVM使用,但是可以确定的是这部分保留的内存不会被其他进程使用,这部分内存大小由-Xmx 参数指定。而另一部分内存在JVM启动时就分配给JVM,作为JVM的初始Heap内存使用,这部分内存是由 -Xms 参数指定。

默认空余堆内存小于40%时,JVM 就会增大堆直到-Xmx 的最大限制,可以由 -XX:MinHeapFreeRatio 指定。

默认空余堆内存大于70%时,JVM 会减少堆直到-Xms的最小限制,可以由 -XX:MaxHeapFreeRatio 指定,

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JVM内存申请过程如下:

  1. JVM 会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域
  2. 当Eden空间足够时,内存申请结束;否则到下一步
  3. JVM 试图释放在Eden中所有不活跃的对象(这属于1或更高级的垃圾回收),释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象,则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区
  4. Survivor区被用来作为Eden及OLD的中间交换区域,当OLD区空间足够时,Survivor区的对象会被移到Old区,否则会被保留在Survivor区
  5. 当OLD区空间不够时,JVM 会在OLD区进行完全的垃圾收集(0级)
  6. 完全垃圾收集后,若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象,导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域,则出现”out of memory”错误

Java是由C++发展来的,它摈弃了C++中一些繁琐容易出错的东西,引入了计数器的概念,其中有一条就是这个GC机制(C#借鉴了JAVA)

Java语言没有提供释放已分配内存的显示操作方法。所以,Java的内存管理实际上就是对象的管理,其中包括对象的分配和释放。

对于程序员来说,分配对象使用new关键字;释放对象时,只要将对象所有引用赋值为null,让程序不能够再访问到这个对象,我们称该对象为”不可达的”.GC将负责回收所有”不可达”对象的内存空间。

对于GC来说,当程序员创建对象时,GC就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。通常,GC采用有向图的方式记录和管理堆(heap)中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是”可达的”,哪些对象是”不可达的”.当GC确定一些对象为”不可达”时,GC就有责任回收这些内存空间。但是,为了保证 GC能够在不同平台实现的问题,Java规范对GC的很多行为都没有进行严格的规定。例如,对于采用什么类型的回收算法、什么时候进行回收等重要问题都没有明确的规定。因此,不同的JVM的实现者往往有不同的实现算法。这也给Java程序员的开发带来行多不确定性。本文研究了几个与GC工作相关的问题,努力减少这种不确定性给Java程序带来的负面影响。

为了保证 GC能够在不同平台实现的问题,Java规范对GC的很多行为都没有进行严格的规定。例如,对于采用什么类型的回收算法、什么时候进行回收等重要问题都没有明确的规定。因此,不同的JVM的实现者往往有不同的实现算法。这也给Java程序员的开发带来行多不确定性。

为了保证 GC能够在不同平台实现的问题,Java规范对GC的很多行为都没有进行严格的规定。例如,对于采用什么类型的回收算法、什么时候进行回收等重要问题都没有明确的规定。因此,不同的JVM的实现者往往有不同的实现算法。这也给Java程序员的开发带来行多不确定性。

为了保证 GC能够在不同平台实现的问题,Java规范对GC的很多行为都没有进行严格的规定。例如,对于采用什么类型的回收算法、什么时候进行回收等重要问题都没有明确的规定。因此,不同的JVM的实现者往往有不同的实现算法。这也给Java程序员的开发带来行多不确定性。

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