2012軟考軟件設(shè)計(jì)師輔導(dǎo):解析JVM內(nèi)存區(qū)域組成

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在方法(代碼塊)中定義一個(gè)變量時(shí),java就在棧中為這個(gè)變量分配JVM內(nèi)存空間,當(dāng)超過變量的作用域后,java會自動釋放掉為該變量所分配的JVM內(nèi)存空間;而在堆中分配的JVM內(nèi)存由java虛擬機(jī)的自動垃圾回收器來管理。
     JVM內(nèi)存區(qū)域組成
     JVM內(nèi)存分四種:
     1、棧區(qū)(stacksegment)—由編譯器自動分配釋放,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量的值等,具體方法執(zhí)行結(jié)束之后,系統(tǒng)自動釋放JVM內(nèi)存資源
     2、堆區(qū)(heapsegment)—一般由程序員分配釋放,存放由new創(chuàng)建的對象和數(shù)組,jvm不定時(shí)查看這個(gè)對象,如果沒有引用指向這個(gè)對象就回收
     3、靜態(tài)區(qū)(datasegment)—存放全局變量,靜態(tài)變量和字符串常量,不釋放
     4、代碼區(qū)(codesegment)—存放程序中方法的二進(jìn)制代碼,而且是多個(gè)對象共享一個(gè)代碼空間區(qū)域
    在方法(代碼塊)中定義一個(gè)變量時(shí),java就在棧中為這個(gè)變量分配JVM內(nèi)存空間,當(dāng)超過變量的作用域后,java會自動釋放掉為該變量所分配的 JVM內(nèi)存空間;在堆中分配的JVM內(nèi)存由java虛擬機(jī)的自動垃圾回收器來管理,堆的優(yōu)勢是可以動態(tài)分配JVM內(nèi)存大小,生存期也不必事先告訴編譯器, 因?yàn)樗窃谶\(yùn)行時(shí)動態(tài)分配JVM內(nèi)存的。缺點(diǎn)就是要在運(yùn)行時(shí)動態(tài)分配JVM內(nèi)存,存取速度較慢;棧的優(yōu)勢是存取速度比堆要快,缺點(diǎn)是存在棧中的數(shù)據(jù)大小與 生存期必須是確定的無靈活性。
     ◆java堆由Perm區(qū)和Heap區(qū)組成,Heap區(qū)則由Old區(qū)和New區(qū)組成,而New區(qū)又分為Eden區(qū),F(xiàn)rom區(qū),To區(qū),Heap={Old+NEW={Eden,From,To}}。
     Heap區(qū)分兩大塊,一塊是NEWGeneration,另一塊是OldGeneration.在NewGeneration中,有一個(gè)叫Eden 的空間,主要是用來存放新生的對象,還有兩個(gè)SurvivorSpaces(from,to),它們用來存放每次垃圾回收后存活下來的對象。在 OldGeneration中,主要存放應(yīng)用程序中生命周期長的JVM內(nèi)存對象,還有個(gè)PermanentGeneration,主要用來放JVM自己的 反射對象,比如類對象和方法對象等。
    在NewGeneration塊中,垃圾回收一般用Copying的算法,速度快。每次GC的時(shí)候,存活下來的對象首先由Eden拷貝到某個(gè) SurvivorSpace,當(dāng)SurvivorSpace空間滿了后,剩下的live對象就被直接拷貝到OldGeneration中去。因此,每次 GC后,EdenJVM內(nèi)存塊會被清空。在OldGeneration塊中,垃圾回收一般用mark-compact的算法,速度慢些,但減少JVM內(nèi)存 要求。
    垃圾回收分多級,0級為全部(Full)的垃圾回收,會回收OLD段中的垃圾;1級或以上為部分垃圾回收,只會回收NEW中的垃圾,JVM內(nèi)存溢出通常發(fā)生于OLD段或Perm段垃圾回收后,仍然無JVM內(nèi)存空間容納新的Java對象的情況。
     JVM調(diào)用GC的頻度還是很高的,主要兩種情況下進(jìn)行垃圾回收:當(dāng)應(yīng)用程序線程空閑;另一個(gè)是JVM內(nèi)存堆不足時(shí),會不斷調(diào)用GC,若連續(xù)回收都解 決不了JVM內(nèi)存堆不足的問題時(shí),就會報(bào)outofmemory錯(cuò)誤。因?yàn)檫@個(gè)異常根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境決定,所以無法預(yù)期它何時(shí)出現(xiàn)。
    根據(jù)GC的機(jī)制,程序的運(yùn)行會引起系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的變化,增加GC的觸發(fā)機(jī)會。為了避免這些問題,程序的設(shè)計(jì)和編寫就應(yīng)避免垃圾對象的JVM內(nèi)存占用 和GC的開銷。顯示調(diào)用System.GC()只能建議JVM需要在JVM內(nèi)存中對垃圾對象進(jìn)行回收,但不是必須馬上回收,一個(gè)是并不能解決JVM內(nèi)存資 源耗空的局面,另外也會增加GC的消耗。
     ◆當(dāng)一個(gè)URL被訪問時(shí),JVM內(nèi)存區(qū)域申請過程如下:
     A.JVM會試圖為相關(guān)Java對象在Eden中初始化一塊JVM內(nèi)存區(qū)域
     B.當(dāng)Eden空間足夠時(shí),JVM內(nèi)存申請結(jié)束。否則到下一步
     C.JVM試圖釋放在Eden中所有不活躍的對象(這屬于1或更高級的垃圾回收),釋放后若Eden空間仍然不足以放入新對象,則試圖將部分Eden中活躍對象放入Survivor區(qū)
     D.Survivor區(qū)被用來作為Eden及OLD的中間交換區(qū)域,當(dāng)OLD區(qū)空間足夠時(shí),Survivor區(qū)的對象會被移到Old區(qū),否則會被保留在Survivor區(qū)
     E.當(dāng)OLD區(qū)空間不夠時(shí),JVM會在OLD區(qū)進(jìn)行完全的垃圾收集(0級)
     F.完全垃圾收集后,若Survivor及OLD區(qū)仍然無法存放從Eden復(fù)制過來的部分對象,導(dǎo)致JVM無法在Eden區(qū)為新對象創(chuàng)建JVM內(nèi)存區(qū)域,則出現(xiàn)“outofmemory錯(cuò)誤”