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内存结构

开发技术 开发技术 1周前 (11-18) 9次浏览

内存结构

程序计数器(寄存器)

作用:记住下一条 jvm 指令的执行地址

特点:

  • 是线程私有的

    为了线程切换后能恢复到原来的执行位置,每条线程都需要有一个独立的程序计数器,各个计数器之间互不影响。

  • 不会存在内存溢出

虚拟机栈

定义

Java Virtual Machine Stacks (Java 虚拟机栈)

  • 每一个线程都会开辟一个虚拟机栈,用于存放栈帧;栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接和方法出口等信息。

    局部变量表存放了编译期可见的各种基本数据类型,这些数据类型在表中的存储空间以局部变量槽(slot)表示,

  • 每个线程只能有一个活动栈帧,对应着当前正在执行的那个方法。

  • 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,抛出SO异常;如果栈扩展无法申请到足够的内存抛出OOM异常。

问题 ?

  1. 垃圾回收是否涉及栈内存?

    不是,栈内存随着方法执行的结束而释放,并不会被垃圾回收释放,垃圾回收释放的堆内存。

  2. 栈内存分配越大越好吗?

    不是,栈内存分配越大,会导致线程数量减少。

  3. 方法内的局部变量是否线程安全?

  • 如果方法内局部变量没有逃离方法的作用范围,它是线程安全的
  • 如果是局部变量引用了对象,或逃离方法的作用范围,需要考虑线程安全

栈内存溢出

  • 栈帧过多导致栈内存溢出
  • 栈帧过大导致栈内存溢出

线程运行诊断

1、cpu 占用过多

  • 用top定位哪个进程对cpu的占用过高

  • ps H -eo pid,tid,%cpu | grep 进程id (用ps命令进一步定位是哪个线程引起的cpu占用过高)

  • jstack 进程id

    可以根据线程id 找到有问题的线程,进一步定位到问题代码的源码行号

2、程序运行很长时间没有结果

本地方法栈

调用本地方法和操作系统交互,例如Object 里的方法,方法前有 native 修饰。

定义

通过 new 关键字,创建对象都会使用堆内存

特点

  • 它是线程共享的,堆中对象都需要考虑线程安全的问题
  • 有垃圾回收机制

堆内存溢出

垃圾回收会对无用的对象进行回收,但如果一直有对象被创建,并且对象一直被使用,最终会导致堆内存溢出。

堆内存诊断

1、 jps 工具

查看当前系统中有哪些 java 进程

2、map 工具

查看堆内存占用情况

 jhsdb jmap --heap --pid 进程id

3、jconsole 工具

图形界面的,多功能的监测工具,可以连续监测

案例

  • 垃圾回收后,内存占用仍然很高

    打开jdk按照目录:jvisualvm.exe

方法区

内存结构

方法区内存溢出

  • 1.8前会导致永久代溢出
  • 1.8后会导致元空间溢出

运行时常量池

  • 常量池就是一张表,虚拟机指令根据这张表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等信息
  • 运行时常量池,当该类被加载时,它的常量池信息会放入运行时常量池,并把里面的符号地址变为真实地址

StringTable

  • 常量池中的字符串仅仅是符号,只有第一次用到时才变为对象
  • 利用串池的机制,避免重复创建字符串对象
  • 字符串变量拼接的原理是StringBuilder
  • 字符串常量拼接的原理是编译器优化
  • 可以使用intern 方法,主动将串池中还没有的字符串对象加入串池
    • 1.8 将这个字符串对象尝试放入串池,如果有则不放入,没有则放入,返回串池中的对象
    • 1.6 将这个字符串对象尝试放入串池,如果有则不放入,没有则复制一份此对象,放入串池,返回串池中的对象

StringTable 调优:

  • -Xms500m -Xmx500m -XX:PrintStringTableStatistics -XX:StringTableSize =

    -jvm启动时分配的最大内存 -jvm运行过程中分配的最大内存 -打印串池中的统计信息 -设置串池中桶的个数

  • 有大量的重复的字符串,可以让字符串入池,减少字符串的个数,减少堆内存的使用。

直接内存

  • 常见于NIO操作,用于数据缓冲区
  • 分配回收成本高,但读写性能高
  • 不受jvm内存回收管理

内存结构

直接内存释放原理

  • 使用了Unsafe 对象完成直接内存的分配回收,并且回收需要主动调用freeMemory方法
  • ByteBuffer 的实现类内部,使用了 Cleaner(虚引用) 来监测 ByteBuffer 对象,一旦 ByteBuffer 对象被垃圾回收,那么就会由ReferenceHandler 线程通过 Cleaner 的 clean 方法调用 freeMemory 来释放直接内存

-XX:+DisableExplictGC 关闭显示的gc:System.gc()


程序员灯塔
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