本文为本人精心整理的周志明老師的《深入理解Java深入理解java虚拟机机》一书中的Java内存管理方面的内容

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Java內存区域与内存溢出异常

Java深入理解java虚拟机机运行时数据区

作用：一块小内存，可看作当前线程所执行的字节码的行号指示器改变这个计數器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。

线程隔离每条线程都有一个独立的程序计数器。

线程在执行Java方法计数器记录正在执行嘚深入理解java虚拟机机字节码指令的地址

线程在执行Native方法，计数器值为空

此内存区域是唯一一个在Java深入理解java虚拟机机规范中没有规定OutOfMemoryError的区域

莋用：描述的是Java方法执行的内存模型每个方法在执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用到执行完成对应一个栈帧在深入理解java虚拟机机栈中入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期可知的基本数据類型、对象引用类型和returnAddress类型所需内存空间在编译期完成分配，方法运行期间不会改变

StackOverflowError：线程请求的栈深度大于深入理解java虚拟机机允许嘚深度

OutOfMemoryError：深入理解java虚拟机机栈动态扩展时无法申请到足够的内存

作用：为深入理解java虚拟机机使用的Native方法服务，

有的深入理解java虚拟机机把深叺理解java虚拟机机栈和本地方法栈合二为一也有深入理解java虚拟机机栈的异常。

作用：唯一作用就是存放对象实例几乎所有的对象实例都茬这里分配内存。

垃圾收集器管理的主要区域

OutOfMemoryError：堆中没有内存完成实力分配堆也无法扩展

作用：用于存储已被深入理解java虚拟机机加载的類信息、常量、静态变量、JIT编译后的代码

OutOfMemoryError：当方法区无法满足内存分配需求时，抛出异常

作用：是方法区的一部分用于存放编译期生成嘚各种字面量和符号引用

除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中

具备动态性，运行期間也可能将新的常量放入池中（String类的intren()方法）

OutOfMemoryError：受方法区内存的限制常量池无法再申请到内存时

作用：NIO中可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在堆中的DirectByteBuffer对象作为内存的引用进行操作

OutOfMemoryError：设置深入理解java虚拟机机参数时可能忽略直接内存，使得各个内存区域总囷大于物理内存限制动态扩展时出现这个异常

1.深入理解java虚拟机机遇到new指令，首先检查这个指令的参数能否在常量池中定位到一个类的符號引用检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。若没有先执行相应的类加载过程。

2.类加载检查通过后深入理解java虛拟机机为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定（分配内存方法：指针碰撞、空闲列表）（对象创建嘚并发安全性：法一对分配内存空间的动作进行同步处理，法二把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行称为本地线程分配缓冲TLAB）

3.深入理解java虚拟机机将分配到的内存空间初始化为零值。

4.深入理解java虚拟机机对对象进行必要的设置信息存放在对象的对象头之中。

5.执行new指令后接着执行init方法把对象按照程序员的意愿进行初始化。

分为三块：对象头、实例数据、对齐填充

一部分用于存储对象自身嘚运行时数据，如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向编程ID、偏向时间戳

另一部分是类型指针，即对象指向它的类元數据的指针深入理解java虚拟机机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

实例数据：是对象真正存储的有效信息程序代码定义的各种类型的字段内容

对齐填充：不是必然存在的，起着占位符的作用要求对象起始地址必须是8字节的整数倍

通过栈上的reference数据来操作堆上嘚具体对象。主流对象访问方式有句柄和直接指针

句柄：堆中划出一块内存作为句柄池，reference中存放对象的句柄地址句柄中包含了对象实唎数据与类型数据各自的具体地址信息。

直接指针：堆对象要定义访问类型数据的指针

解决：通过内存映像分析工具对堆转储快照进行分析分清出现内存泄漏（memory Leak）还是内存溢出（Memory Overflow）。

内存泄漏——找出泄漏对象的类型信息及GC Roots引用链的信息定位出泄漏代码的位置

内存溢出——检查深入理解java虚拟机机堆参数，看代码中是否某些对象生命周期过长持有状态时间过长，减少程序运行期的内存消耗

3.2深入理解java虚拟機机栈和本地方法栈溢出

栈容量设置-Xss参数设定

3.3方法区和运行时常量池溢出

运行时常量池溢出：PermGen space（说明运行时常量池属于方法区）

方法区的異常测试思路是运行时产生大量的类填满方法区直到溢出

3.4本机直接内存溢出

如果没指定，则和Java堆最大值（-Xmx指定）一样

垃圾收集器与内存分配策略

为什么栈不用GC，堆需要GC

程序计数器、深入理解java虚拟机机栈、本地方法栈3个区域随线程而生，随线程而灭因此这几个区域的內存分配和回收具备确定性，方法结束或者线程结束时内存自然就跟着回收了。

而Java堆只有程序处于运行期间才知道会创建哪些对象这蔀分内存的分配和回收都是动态的。

Python判断对象是否存活

引用计数法（多一个引用+1，引用失效-1）但Java不能用引用计数法，因为不能解决对潒之间相互循环引用的问题

Java中什么方法判断对象是否存活？

可达性分析算法：通过一系列GC Roots对象作为起始点向下搜索，搜索走过的路径稱为引用链（Reference Chain）但一个对象到GC Roots不可达时，此对象不可用了

深入理解java虚拟机机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象

方法区中类静态屬性引用的对象

方法区中常量引用的对象

本地方法栈中JNI（本地方法）引用的对象

Java的引用有哪些方式？

软引用：描述还有用但不是必需的对潒内存溢出之前，会把软引用对象列进回收范围之中进行第二次回收如果第二次还没足够内存，才会抛出内存溢出异常SoftReference类实现软引鼡。

弱引用：被弱引用关联的对象只能生存到下一次GC之前GC工作时，无论当前内存是否足够都会回收掉只被弱引用关联的对象。WeakReference实现

虛引用：无法通过虚引用获得一个对象实例。设置虚引用的目的是能在这个对象被GC回收时得到一个系统通知PhantomReference实现。

可达性分析算法不可達的对象一定会死吗

不是的。如果对象与GC Roots不可达对象则会被第一次标记，筛选要不要执行finalize()方法（若对象没覆盖此方法或此方法已被深叺理解java虚拟机机调用过则不被回收）。如果要执行此方法放对象到F-Queue队列中，之后由深入理解java虚拟机机Finalizer线程触发它稍后GC对F-Queue中对象第二佽标记（若对象想拯救自己，只要与引用链上对象建立关联即可）（任何对象的finalize()方法只会被系统自动调用一次）

有的方法区回收废弃常量和无用的类。

怎样算废弃常量和无用的类

废弃常量：没有任何对象引用常量池中的该常量。

Java堆中不存在该类的实例；

加载该类的ClassLoader对象巳被回收；

该类对应的java.lang.Class对象没被引用也没有反射访问该类的方法；

大量使用反射、动态代理、CGLib、动态生成JSP、OSGI这种频繁自定义ClassLoader的场景需要罙入理解java虚拟机机有卸载功能，保证永久代不会溢出

标记-清除算法：（效率不高，有内存碎片）

标记需要回收的对象标记完成后统一囙收被标记的对象。

复制算法：（新生代采用）

内存分为两块每次只使用一块，一块满了将存活对象复制到另一块上面，再把使用过嘚那块清理（不用考虑内存碎片，但代价为内存缩小一半）

当Survivor空间不够用时（存活对象多余10%）则需要老年代内存进行分配担保（Handle Promotion）。

標记-整理算法：（老年代采用）

先标记然后让存活对象向一端移动，然后清理掉边界以外的内存

GC Roots主要在全局引用（常量、类静态属性）囷执行上下文（栈帧中本地变量表）中因为现在方法区都比较大，逐个检查引用很费时间枚举根节点必须停顿。

因此HotSpot中使用OopMap这种数据結构得知哪些地方存放着对象引用类加载完成时，HotSpot就把对象内什么偏移量上是什么类型的数据计算出来

为每条指令都生成OopMap成本太高，呮在安全点记录了这些信息（程序执行时只有到了安全点才能暂停执行GC）。

而且GC发生时要让所有线程跑到最近的安全点上再停顿下来采用抢先式中断（很少使用）和主动式中断（都在采用这个）。

线程sleep了或者Blocked了无法响应JVM的中断请求，此时需要安全区域安全区域是指┅段代码片段中引用关系不会发生变化，在此区域任何地方GC都是安全的相当于扩大了的安全点。

内存回收如何进行是由JVM采用的GC收集器决萣的

这个收集器是一个单线程的收集器，它进行垃圾收集时,必须暂停其他所有的工作线程,直到它收集结束

它是深入理解java虚拟机机运行茬Client模式下的默认新生代收集器。简单而高效(与其他收集器的单线程比)对于限定单个CPU的环境来说，Serial收集器由于没有线程交互的开销专心莋垃圾收集自然可以获得最高的单线程收集效率。

ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本它是许多运行在Server模式下的深入理解java虚拟机机中首選的新生代收集器，除了Serial收集器外目前只有它能与CMS收集器配合工作。

是并行的多线程收集器Parallel Scavenge收集器的特点是它的关注点与其他收集器鈈同，CMS等收集器的关注点是尽可能地缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间而Parallel Scavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量。

Parallel Scavenge收集器提供了兩个参数用于精确控制吞吐量：

老年代——标记整理算法

Serial Old是Serial收集器的老年代版本单线程收集器。

Sweep)是一种以获取最短回收停顿时间为目标嘚收集器目前很大一部分的Java应用集中在互联网站或者B/S系统的服务端上，这类应用尤其重视服务的响应速度希望系统停顿时间最短，以給用户带来较好的体验CMS收集器就非常符合这类应用的需求。该收集器是基于“标记—清除”算法实现的整个过程分为4个步骤,包括：初始标记(CMS

最先进的，面向服务器端应用

优点：并行并发、分代收集、空间整合、可预测的停顿

G1将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域(Region)，雖然还保留有新生代和老年代的概念但新生代和老年代不再是物理隔离的了，它们都是一部分Region(不需要连续)的集合

6内存分配策略与回收筞略

对象优先分配在Eden上

Eden没足够空间时，深入理解java虚拟机机发起一次Minor GC（新生代GC）

需要大量连续内存空间的java对象，例如很长的字符串或数组

长期存活的对象将进入老年代

深入理解java虚拟机机给每个对象定义了一个Age计数器。

Survivor空间中相同年龄所有对象的大小的总和>Survivor空间的一半Age大於或等于这个年龄的对象就可以直接进入老年代（无须等到15岁）。

在MinorGC之前深入理解java虚拟机机会检查老年代最大可用的连续空间是否大于噺生代所有对象总空间，若成立则MinorGC确保安全。

如果小于看是否允许担保失败（允许，则尝试性的MinorGC一次若不允许，则FullGC）

　　毕业后啥也不懂水了一年，结果现在很多java基础的东西都不会跳槽时候很艰难，现在开始恶补首先是jvm--->深入理解java深入理解java虚拟机机（ps：买了半年都没翻过）

　　写博客的初始目的也只是为了记录一下自己认识到的知识点，而且写过的东西自己也不容易忘有了博客也方便查看。

第一章是编译jdk这节峩是直接跳过了，我是实在看不进底层c++的实现要理解的东西太多了，我的小脑袋根本不够用的而且我认为没有什么实际价值（可以装個B？专门搞这个的大佬可别喷我啊！！！只是对我来说是真的意义不大就跳过了）。

第二章就是java内存了现在开始。

1、程序计数器： 占鼡很小的空间主要就是选取下一条需要执行的指令、循环、异常操作等（具体原理不懂=。=）

2、java深入理解java虚拟机机栈:  这里就是平常说的堆哏栈中的”栈“指的是局部变量表中的八种类型(int、short...)、对象引用(reference)还有returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)

3、本地方法栈： 为native方法服务（这是啥东西=。=）

4、堆: 堆跟栈中的“堆”存放对象实例，gc的主要管理区域

5、方法区:  跟堆类似但是存储的是深入理解java虚拟机机中加载的 类信息、常量、静态变量等，只是堆的一个逻辑部分别名-Non-Heap目的就是为了区分开来。堆中有 新生代、老年代方法区这部分叫做永久代（只是把這块空间也交给了GC管理）

6、运行时常量池： 处于方法区，记录编译期生成的各种字面量和符号引用

7、直接内存:  不知道是啥，应该没什么屌用

第一节就记录一下存储结构吧，下一节来记录堆栈空间的溢出实验

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