19.1【深入Java虚拟机(1)】:Java内存区域与内存溢出
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1. JVM运行时内存区域
JVM在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为以下几个区域:
1.1 程序计数器
程序计数器是一块较小的内存空间,在Java虚拟机规范中是唯一一个未规定OutOfMemoryError的内存区域。
程序计数器可看作当前线程所执行字节码的行号指示器。
字节码解释器工作时通过改变计数器的值来选取下一条待执行的字节码指令,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖计数器来完成。
每个线程均有一个独立的程序计数器。
若线程执行的是一个Java方法,计数器记录的值是正在执行虚拟机字节码地址;若执行的是Native方法,计数器值为空(Undefined)。
1.2 Java虚拟机栈
Java虚拟机栈也就是我们经常说的"栈"(其实这个说法不够严谨<^_^>),它是线程私有的,生命周期与线程相同。
直接指针
reference存储的是对象地址,通过reference就能访问数据。
优点:访问速度快,相对句柄的方式而言少了一次指针定位的开销。
HotSpot VM使用的是此种方式。
参考文献
深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践(第2版)。
JAVA内存泄露、溢出的检查⽅法、⼯具介绍问题发现:在我们运⾏的⼀个项⽬上线运营后发现运⾏两天左右就会报内存溢出,只有重启tomcat才能恢复服务,异常信息如下:ng.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceededng.OutOfMemoryError: Java heap space原因分析:在此之前必须先介绍⼀下关于jvm的内存控制,JVM即java虚拟机,它运⾏时候占⽤⼀定的内存,其⼤⼩是有限定的,如果程序在运⾏时jvm 占⽤的内存⼤于某个限度,则会产⽣内存溢出,也就是“ng.outofmemoryerror”。
如果jvm内存的没有限度,并且有⽆限⼤的内存,那jvm就永远不会出现内存溢出了。
很明显⽆限的内存是不现实的,但是⼀般情况下我们程序运⾏过程所需要的内存应该是⼀个基础固定的值,如果仅是因为我们的项⽬所需内存超过了jvm设置内存值导致内存溢出,那么我们可以通过增⼤jvm的参数设置来解决内存溢出的问题。
详细处理可参考java jvm的如下参数设置:-Xms -Xmx -Xmn -Xss-Xms: 设置JVM初始内存,此值可以设置与-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
-Xmx:设置JVM最⼤可⽤内存。
-Xmn:设置年轻代⼤⼩,整个堆⼤⼩=年轻代⼤⼩+年⽼代⼤⼩+持久代⼤⼩.持久代⼀般固定⼤⼩为64m,所以增⼤年轻代后,将会减⼩年⽼代⼤⼩.此值对系统性能影响较⼤,Sun官⽅推荐配置为整个堆的3/8.-Xss:设置每个线程的堆栈⼤⼩.在相同物理内存下,减⼩这个值能⽣成更多的线程.但是操作系统对⼀个进程内的线程数还是有限制的,不能⽆限⽣成。
在jvm参数调试过程中,发现分配最⼤内存数超过1G后,仍然会产⽣内存溢出的现象,⽽估计其正常分配使⽤的内存应该不会超过1G,那么由此可以基本断定其存在内存泄露现象,也就是⼀些原来分配的不再使⽤的内存不能被java的垃圾回归所回收,导致不断占⽤原分配的内存⽽不释放,导致不断申请更多的内存直到超过内存设置⽽导致内存溢出。
JVM:全面理解线上服务器内存溢出(OOM)问题处理方案在现代应用程序开发中,内存管理是一个非常重要的方面。
虽然现代计算机中的内存容量已经非常大,但是在高负载和大数据量的情况下,仍然可能遇到内存溢出(OOM)。
内存溢出是指程序在运行过程中使用的内存量超过了系统设置的限制,导致程序运行失败。
这对生产环境的服务器是非常严重的,因为它可能导致服务器崩溃,进而影响用户体验。
JVM是Java程序的运行时环境,一旦发生线上服务器内存溢出问题,我们需要处理这个问题的步骤如下:一、分析内存溢出错误日志JVM在发生内存溢出时会产生错误日志,这些日志信息提供了非常有用的信息,有助于分析问题的原因。
在分析日志的时候,需要关注以下几个方面:1.错误信息:内存溢出错误的类型,以及导致错误的相关代码。
2.内存使用情况:分析 JVM 中各个方面的内存使用情况,例如堆内存、非堆内存、元数据内存等。
3.内存泄漏:分析可能导致内存泄漏的代码。
二、调整 JVM 参数JVM提供了很多可供调整的参数,通过调整这些参数可以使JVM 在运行过程中使用更少的内存。
例如,调整堆大小、非堆大小、GC策略等。
在选择适当的 JVM 参数时,可以参考JVM 官方文档中提供的建议参数。
但是,需要注意的是,不要随意调整JVM 参数,否则可能会导致系统运行状况更糟糕。
三、检查代码中的内存泄漏内存泄漏是指程序中申请的内存没有被及时释放,导致内存空间被占用,进而导致内存溢出。
在 Java 中,由于 Java 自带GC,因此内存泄漏的问题相对较少,但仍然有可能发生。
在排查内存泄漏问题时,可以使用 Java 堆栈跟踪工具,例如Eclipse Memory Analyzer (MAT) 来分析堆中的对象和数据,从而快速定位内存泄漏的原因。
四、优化代码优化代码是解决内存溢出问题的最重要的一步。
通过优化代码,减少对内存的消耗,可以有效地防止内存溢出问题。
优化代码的方法有很多,例如,使用缓存、避免频繁的创建多个对象、使用数据结构等。
java内存溢出排查方法解析内存溢出(out of mem or y),通俗理解就是内存不够,通常在运行大型软件或游戏时,软件或游戏所需要的内存远远超出了你主机内安装的内存所承受大小,就叫内存溢出。
此时软件或游戏就运行不了,系统会提示内存溢出,有时候会自动关闭软件,重启电脑或者软件后释放掉一部分内存又可以正常运行该软件或游戏一段时间。
内存溢出已经是软件开发历史上存在了近40年的“老大难”问题,像在“红色代码”病毒事件中表现的那样,它已经成为黑客攻击企业网络的“罪魁祸首”。
如在一个域中输入的数据超过了它的要求就会引发数据溢出问题,多余的数据就可以作为指令在计算机上运行。
据有关安全小组称,操作系统中超过50%的安全漏洞都是由内存溢出引起的,其中大多数与微软的技术有关。
定义及原因内存溢出是指应用系统中存在无法回收的内存或使用的内存过多,最终使得程序运行要用到的内存大于虚拟机能提供的最大内存。
为了解决Java中内存溢出问题,我们首先必须了解Java是如何管理内存的。
Java的内存管理就是对象的分配和释放问题。
在Java中,内存的分配是由程序完成的,而内存的释放是由垃圾收集器(GarbageCollec ti on,GC)完成的,程序员不需要通过调用GC函数来释放内存,因为不同的JVM实现者可能使用不同的算法管理GC,有的是内存使用到达一定程度时,GC才开始工作,也有定时执行的,有的是中断式执行GC。
但GC只能回收无用并且不再被其它对象引用的那些对象所占用的空间。
Java的内存垃圾回收机制是从程序的主要运行对象开始检查引用链,当遍历一遍后发现没有被引用的孤立对象就作为垃圾回收。
1、内存溢出的原因是什么?内存溢出是由于没被引用的对象(垃圾)过多造成JVM没有及时回收,造成的内存溢出。
如果出现这种现象可行代码排查:一)是否App中的类中和引用变量过多使用了Stat ic修饰如publicst ai tc Student s;在类中的属性中使用 static修饰的最好只用基本类型或字符串。
深入理解java虚拟机(一)虚拟机内存划分Java虚拟机在执行Java程序时,会把它管理的内存划分为若干个不同的数据区。
这些区域有不同的特性,起不同的作用。
它们有各自的创建时间,销毁时间。
有的区域随着进程的启动而创建,随着进程结束而销毁,有的则始终贯穿虚拟机整个生命周期。
Java虚拟机运行时内存区域主要分为七部分,分别是:程序计数器,Java虚拟机栈,本地方法栈,方法区,Java堆,运行时常量池,直接内存。
如上图所示(图片来源于网络):蓝色区域包裹的部分为运行时几个数据区域:白色的部分为线程私有的,既随着线程的启动而创建。
每个线程都拥有各自的一份内存区域。
它们是:JAVA栈(JAVA STACK),本地方法栈(NATIVE METHOD STACK),和程序计数器(PROGRAM COUNTER REGISTER)。
黄色部分是线程共享的,所有的线程共享该区域的内容。
他们是:方法区(METHOD AREA),堆(HEAP)。
我们分别来介绍这些区域。
(1)程序计数器(program counter register)学过计算机组成原理的都知道计算机处理器中的程序计数器。
当处理器执行一条指令时,首先需要根据PC中存放的指令地址,将指令由内存取到指令寄存器中,此过程称为“取指令”。
与此同时,PC中的地址或自动加1或由转移指针给出下一条指令的地址。
此后经过分析指令,执行指令。
完成第一条指令的执行,而后根据PC取出第二条指令的地址,如此循环,执行每一条指令。
处理器的程序计数器是指寄存器,而java程序计数器是指一小块内存空间。
java代码编译字节码之后,虚拟机会一行一行的解释字节码,并翻印成本地代码。
这个程序计数器盛放的就是当前线程所执行字节码的行号的指示器。
在虚拟机概念模型中,字节码解释器工作室就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令,分支,循环,跳转,异常处理等都依赖于它。
Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现的,因此为了线程切换后还能恢复执行位置,每条线程都需要一个独立的程序计数器。
Java内存溢出的原因和解决⽅法你是否遇到过Java应⽤程序卡顿或突然崩溃的情况?您可能遇到过Java内存泄漏。
在本⽂中,我们将深⼊研究Java内存泄漏的确切原因,并推荐⼀些最好的⼯具来防⽌内存泄漏发⽣。
什么是JAVA内存泄漏?简单地说,Java内存泄漏是指对象不再被应⽤程序使⽤,⽽是在⼯作内存中处于活动状态。
在Java和⼤多数其他编程语⾔中,垃圾收集器的任务是删除不再被应⽤程序引⽤的对象。
如果不选中,这些对象将继续消耗系统内存,并最终导致崩溃。
有时java内存泄漏崩溃不会输出错误,但通常错误会以ng.OutOfMemoryErrorJAVA内存泄漏的原因是什么?当未被引⽤的对象被归类为引⽤对象时,就会导致Java内存泄漏。
这会阻⽌垃圾回收器清除内存,导致内存最终耗尽并崩溃。
在内存中,对象可以有两种状态,未引⽤和已引⽤。
被引⽤的对象仍然具有到Java应⽤程序的活动连接,⽽未被引⽤的对象则没有。
垃圾回收器的任务是查找和标识未引⽤的对象并将其删除。
垃圾回收器不会清理似乎被引⽤或正在使⽤的对象。
Java内存泄漏发⽣在未引⽤的对象重叠时,这些对象似乎仍在使⽤中。
我怎么知道是否有内存泄漏?有⼏种⽅法可以检查你的代码,看看它是否发⽣了内存泄漏。
识别泄漏的最简单⽅法是查找ng.OutOfMemoryError错误⽇志中的事件。
如果列出了此事件,您将能够提取有关Java的哪些部分导致了这种情况的进⼀步详细信息。
您经常会发现有关Java堆空间的详细信息。
这可能意味着内存泄漏,资源⽆法分配,或者堆⼤⼩设置得太低。
通常也会发现标记为PermGen空间的错误。
在⼤多数情况下,这不是内存泄漏,⽽是需要扩展的分配空间。
永久⽣成空间⽤于存储类对象,如果不扩展,则可以填充。
并不是所有的Java内存泄漏都是相同的,有些漏洞可以⽐其他漏洞更容易预防。
让我们来看看Java内存泄漏的⼀些最常见的原因。
如何防⽌JAVA内存泄漏最常见的内存泄漏类型之⼀是Java中的对象随着时间的推移⽽创建,但从未释放。
Java内存溢出(OOM)异常完全指南本⽂分析什么情况会导致这些异常出现,提供⽰例代码的同时为您提供解决指南。
Nikita Salnikov-TarnovskiPlumbr Co-Founder and VP of Engineering本⽂内容来源于,对原⽂内容有删减和补充这也许是⽬前最为完整的Java OOM异常的解决指南。
1、ng.OutOfMemoryError:Java heap spaceJava应⽤程序在启动时会指定所需要的内存⼤⼩,它被分割成两个不同的区域:Heap space(堆空间)和Permgen(永久代):JVM内存模型⽰意图这两个区域的⼤⼩可以在JVM(Java虚拟机)启动时通过参数-Xmx和-XX:MaxPermSize设置,如果你没有显式设置,则将使⽤特定平台的默认值。
当应⽤程序试图向堆空间添加更多的数据,但堆却没有⾜够的空间来容纳这些数据时,将会触发ng.OutOfMemoryError: Java heap space异常。
需要注意的是:即使有⾜够的物理内存可⽤,只要达到堆空间设置的⼤⼩限制,此异常仍然会被触发。
原因分析触发ng.OutOfMemoryError: Java heap space最常见的原因就是应⽤程序需要的堆空间是XXL号的,但是JVM提供的却是S号。
解决⽅法也很简单,提供更⼤的堆空间即可。
除了前⾯的因素还有更复杂的成因:流量/数据量峰值:应⽤程序在设计之初均有⽤户量和数据量的限制,某⼀时刻,当⽤户数量或数据量突然达到⼀个峰值,并且这个峰值已经超过了设计之初预期的阈值,那么以前正常的功能将会停⽌,并触发ng.OutOfMemoryError: Java heap space异常。
内存泄漏:特定的编程错误会导致你的应⽤程序不停的消耗更多的内存,每次使⽤有内存泄漏风险的功能就会留下⼀些不能被回收的对象到堆空间中,随着时间的推移,泄漏的对象会消耗所有的堆空间,最终触发ng.OutOfMemoryError: Java heap space错误。
详解Java内存溢出的⼏种情况JVM(Java虚拟机)是⼀个抽象的计算模型。
就如同⼀台真实的机器,它有⾃⼰的指令集和执⾏引擎,可以在运⾏时操控内存区域。
⽬的是为构建在其上运⾏的应⽤程序提供⼀个运⾏环境。
JVM可以解读指令代码并与底层进⾏交互:包括操作系统平台和执⾏指令并管理资源的硬件体系结构。
1. 前⾔JVM提供的内存管理机制和⾃动垃圾回收极⼤的解放了⽤户对于内存的管理,⼤部分情况下不会出现内存泄漏和内存溢出问题。
但是基本不会出现并不等于不会出现,所以掌握Java 内存模型原理和学会分析出现的内存溢出或内存泄漏,对于使⽤Java的⽤户来说仍然⼗分重要。
Java中内存溢出常见于如下的⼏种情形:栈内存溢出(StackOverflowError)堆内存溢出(OutOfMemoryError:java heap space)永久代溢出(OutOfMemoryError:PermGen sapce)……不同的内存溢出错误可能会发⽣在内存模型的不同区域,因此,我们需要根据出现错误的代码具体分析来找出可能导致错误发⽣的地⽅,并想办法进⾏解决。
2. 栈内存溢出栈内存可以分为虚拟机栈(VM Stack)和本地⽅法栈(Native Method Stack),除了它们分别⽤于执⾏Java⽅法(字节码)和本地⽅法,其余部分原理是类似的(以虚拟机栈为例说明)。
Java虚拟机栈是线程私有的,当线程中⽅法被调度时,虚拟机会创建⽤于保存局部变量表、操作数栈、动态连接和⽅法出⼝等信息的栈帧(Stack Frame)。
具体来说,当线程执⾏某个⽅法时,JVM会创建栈帧并压栈,此时刚压栈的栈帧就成为了当前栈帧。
如果该⽅法进⾏递归调⽤时,JVM每次都会将保存了当前⽅法数据的栈帧压栈,每次栈帧中的数据都是对当前⽅法数据的⼀份拷贝。
如果递归的次数⾜够多,多到栈中栈帧所使⽤的内存超出了栈内存的最⼤容量,此时JVM就会抛出StackOverflowError。
java out of memory解决方法摘要:1.Java 内存溢出的原因2.Java 内存溢出的后果3.Java 内存溢出的解决方法4.总结正文:一、Java 内存溢出的原因Java 内存溢出是指Java 程序在运行过程中,申请的内存超过了Java 虚拟机(JVM)能够分配的最大内存,导致程序无法正常运行的现象。
Java 内存溢出的原因有很多,以下是一些常见的原因:1.程序中存在大量的对象实例,导致内存占用过高。
2.程序循环过程中,频繁地创建和销毁对象,导致内存分配和回收的开销过大。
3.程序中存在内存泄漏,导致部分内存无法被及时回收。
4.JVM 启动参数配置不合理,导致JVM 分配的内存过小。
二、Java 内存溢出的后果Java 内存溢出会导致程序运行异常,甚至直接崩溃。
严重的内存溢出可能导致JVM 崩溃,进而影响整个系统的稳定性。
此外,内存溢出还会影响程序的性能,导致程序运行速度变慢。
三、Java 内存溢出的解决方法要解决Java 内存溢出的问题,需要从以下几个方面入手:1.优化程序代码- 减少不必要的对象实例,尽量使用局部变量和静态变量。
- 减少循环中对象的创建和销毁,尽量使用对象池技术。
- 定期检查程序内存使用情况,查找内存泄漏问题,并及时修复。
2.合理配置JVM 参数- 调整JVM 启动参数,增加堆内存的大小(-Xmx 参数)。
- 调整垃圾回收器(Garbage Collector, GC)的配置,优化内存回收策略。
3.使用内存分析工具- 使用Java 内存分析工具(如VisualVM、JProfiler 等)分析程序的内存使用情况,找出内存泄漏和瓶颈。
- 根据分析结果,优化程序代码和内存管理策略。
4.调整服务器硬件配置- 提高服务器的内存容量,以满足程序运行所需的内存需求。
- 优化服务器的硬件配置,提高服务器性能,降低内存使用压力。
四、总结Java 内存溢出问题需要综合考虑程序代码、JVM 参数、内存分析工具和服务器硬件配置等多方面因素。
内存区域Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把他所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。
Java虚拟机规范将JVM所管理的内存分为以下几个运行时数据区:程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈、Java 堆、方法区。
下面详细阐述各数据区所存储的数据类型。
程序计数器(Program Counter Register)一块较小的内存空间,它是当前线程所执行的字节码的行号指示器,字节码解释器工作时通过改变该计数器的值来选择下一条需要执行的字节码指令,分支、跳转、循环等基础功能都要依赖它来实现。
每条线程都有一个独立的的程序计数器,各线程间的计数器互不影响,因此该区域是线程私有的。
当线程在执行一个Java方法时,该计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址,当线程在执行的是Native方法(调用本地操作系统方法)时,该计数器的值为空。
另外,该内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OOM(内存溢出:OutOfMemoryError)情况的区域。
Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)该区域也是线程私有的,它的生命周期也与线程相同。
虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧,栈它是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构。
对于执行引擎来讲,活动线程中,只有栈顶的栈帧是有效的,称为当前栈帧,这个栈帧所关联的方法称为当前方法,执行引擎所运行的所有字节码指令都只针对当前栈帧进行操作。
栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址和一些额外的附加信息。
在编译程序代码时,栈帧中需要多大的局部变量表、多深的操作数栈都已经完全确定了,并且写入了方法表的Code属性之中。
因此,一个栈帧需要分配多少内存,不会受到程序运行期变量数据的影响,而仅仅取决于具体的虚拟机实现。
在Java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常情况:1、如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常。
2、如果虚拟机在动态扩展栈时无法申请到足够的内存空间,则抛出OutOfMemoryError异常。
这两种情况存在着一些互相重叠的地方:当栈空间无法继续分配时,到底是内存太小,还是已使用的栈空间太大,其本质上只是对同一件事情的两种描述而已。
在单线程的操作中,无论是由于栈帧太大,还是虚拟机栈空间太小,当栈空间无法分配时,虚拟机抛出的都是StackOverflowError异常,而不会得到OutOfMemoryError异常。
而在多线程环境下,则会抛出OutOfMemoryError异常。
下面详细说明栈帧中所存放的各部分信息的作用和数据结构。
1、局部变量表局部变量表是一组变量值存储空间,用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量,其中存放的数据的类型是编译期可知的各种基本数据类型、对象引用(reference)和returnAddress类型(它指向了一条字节码指令的地址)。
局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,即在Java程序被编译成Class文件时,就确定了所需分配的最大局部变量表的容量。
当进入一个方法时,这个方法需要在栈中分配多大的局部变量空间是完全确定的,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
局部变量表的容量以变量槽(Slot)为最小单位。
在虚拟机规范中并没有明确指明一个Slot应占用的内存空间大小(允许其随着处理器、操作系统或虚拟机的不同而发生变化),一个Slot可以存放一个32位以内的数据类型:boolean、byte、char、short、int、float、reference和returnAddresss。
reference是对象的引用类型,returnAddress是为字节指令服务的,它执行了一条字节码指令的地址。
对于64位的数据类型(long和double),虚拟机会以高位在前的方式为其分配两个连续的Slot空间。
虚拟机通过索引定位的方式使用局部变量表,索引值的范围是从0开始到局部变量表最大的Slot数量,对于32位数据类型的变量,索引n代表第n个Slot,对于64位的,索引n代表第n和第n+1两个Slot。
在方法执行时,虚拟机是使用局部变量表来完成参数值到参数变量列表的传递过程的,如果是实例方法(非static),则局部变量表中的第0位索引的Slot默认是用于传递方法所属对象实例的引用,在方法中可以通过关键字“this”来访问这个隐含的参数。
其余参数则按照参数表的顺序来排列,占用从1开始的局部变量Slot,参数表分配完毕后,再根据方法体内部定义的变量顺序和作用域分配其余的Slot。
局部变量表中的Slot是可重用的,方法体中定义的变量,作用域并不一定会覆盖整个方法体,如果当前字节码PC计数器的值已经超过了某个变量的作用域,那么这个变量对应的Slot就可以交给其他变量使用。
这样的设计不仅仅是为了节省空间,在某些情况下Slot的复用会直接影响到系统的而垃圾收集行为。
2、操作数栈操作数栈又常被称为操作栈,操作数栈的最大深度也是在编译的时候就确定了。
32位数据类型所占的栈容量为1,64为数据类型所占的栈容量为2。
当一个方法开始执行时,它的操作栈是空的,在方法的执行过程中,会有各种字节码指令(比如:加操作、赋值元算等)向操作栈中写入和提取内容,也就是入栈和出栈操作。
Java虚拟机的解释执行引擎称为“基于栈的执行引擎”,其中所指的“栈”就是操作数栈。
因此我们也称Java虚拟机是基于栈的,这点不同于Android虚拟机,Android虚拟机是基于寄存器的。
基于栈的指令集最主要的优点是可移植性强,主要的缺点是执行速度相对会慢些;而由于寄存器由硬件直接提供,所以基于寄存器指令集最主要的优点是执行速度快,主要的缺点是可移植性差。
3、动态连接每个栈帧都包含一个指向运行时常量池(在方法区中,后面介绍)中该栈帧所属方法的引用,持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态连接。
Class文件的常量池中存在有大量的符号引用,字节码中的方法调用指令就以常量池中指向方法的符号引用为参数。
这些符号引用,一部分会在类加载阶段或第一次使用的时候转化为直接引用(如final、static域等),称为静态解析,另一部分将在每一次的运行期间转化为直接引用,这部分称为动态连接。
4、方法返回地址当一个方法被执行后,有两种方式退出该方法:执行引擎遇到了任意一个方法返回的字节码指令或遇到了异常,并且该异常没有在方法体内得到处理。
无论采用何种退出方式,在方法退出之后,都需要返回到方法被调用的位置,程序才能继续执行。
方法返回时可能需要在栈帧中保存一些信息,用来帮助恢复它的上层方法的执行状态。
一般来说,方法正常退出时,调用者的PC计数器的值就可以作为返回地址,栈帧中很可能保存了这个计数器值,而方法异常退出时,返回地址是要通过异常处理器来确定的,栈帧中一般不会保存这部分信息。
方法退出的过程实际上等同于把当前栈帧出站,因此退出时可能执行的操作有:恢复上层方法的局部变量表和操作数栈,如果有返回值,则把它压入调用者栈帧的操作数栈中,调整PC计数器的值以指向方法调用指令后面的一条指令。
本地方法栈(Native Method Stacks)该区域与虚拟机栈所发挥的作用非常相似,只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务,而本地方法栈则为使用到的本地操作系统(Native)方法服务。
Java堆(Java Heap)Java Heap是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块,它是所有线程共享的一块内存区域。
几乎所有的对象实例和数组都在这类分配内存。
Java Heap是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也被称为“GC 堆”。
根据Java虚拟机规范的规定,Java堆可以处在物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可。
如果在堆中没有内存可分配时,并且堆也无法扩展时,将会抛出OutOfMemoryError异常。
方法区(Method Area)方法区也是各个线程共享的内存区域,它用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
方法区域又被称为“永久代”,但这仅仅对于Sun HotSpot来讲,JRockit和IBM J9虚拟机中并不存在永久代的概念。
Java虚拟机规范把方法区描述为Java堆的一个逻辑部分,而且它和Java Heap一样不需要连续的内存,可以选择固定大小或可扩展,另外,虚拟机规范允许该区域可以选择不实现垃圾回收。
相对而言,垃圾收集行为在这个区域比较少出现。
该区域的内存回收目标主要针是对废弃常量的和无用类的回收。
运行时常量池是方法区的一部分,Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池(Class文件常量池),用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
运行时常量池相对于Class文件常量池的另一个重要特征是具备动态性,Java语言并不要求常量一定只能在编译期产生,也就是并非预置入Class文件中的常量池的内容才能进入方法区的运行时常量池,运行期间也可能将新的常量放入池中,这种特性被开发人员利用比较多的是String类的intern()方法。
根据Java虚拟机规范的规定,当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError异常。
直接内存(Direct Memory)直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域,它直接从操作系统中分配,因此不受Java堆大小的限制,但是会受到本机总内存的大小及处理器寻址空间的限制,因此它也可能导致OutOfMemoryError异常出现。
在JDK1.4中新引入了NIO机制,它是一种基于通道与缓冲区的新I/O方式,可以直接从操作系统中分配直接内存,即在堆外分配内存,这样能在一些场景中提高性能,因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
关于NIO的详细使用可以参考我的Java网络编程系列中关于NIO的相关文章。
内存溢出下面给出个内存区域内存溢出的简单测试方法这里有一点要重点说明,在多线程情况下,给每个线程的栈分配的内存越大,反而越容易产生内存溢出异常。
操作系统为每个进程分配的内存是有限制的,虚拟机提供了参数来控制Java堆和方法区这两部分内存的最大值,忽略掉程序计数器消耗的内存(很小),以及进程本身消耗的内存,剩下的内存便给了虚拟机栈和本地方法栈,每个线程分配到的栈容量越大,可以建立的线程数量自然就越少。
因此,如果是建立过多的线程导致的内存溢出,在不能减少线程数的情况下,就只能通过减少最大堆和每个线程的栈容量来换取更多的线程。