文章目录
- 版权声明
- 一 堆
- 1.1 java堆
- 1.2 模拟堆区的溢出
- 1.3 arthas中堆内存相关的功能
- 1.4 设置大小
- 二 方法区
- 2.1 方法区简介
- 2.2 补充:字符串常量池和运行时常量池
- 2.3 方法区的大小设计
- 2.4 arthas中查看方法区
- 2.5 模拟方法区的溢出
- 2.7 StringTable的练习题
- 三 神奇的intern
- 四 静态变量的存储
- 五 直接内存
- 5.1 直接内存简介
- 5.2 设置直接内存大小
- 六 jvm内存总结
版权声明
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一 堆
1.1 java堆
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一般Java程序中堆内存是空间最大的一块内存区域。创建出来的对象都存在于堆上
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栈上的局部变量表中,可以存放堆上对象的引用。静态变量也可以存放堆对象的引用,通过静态变量就可以实现对象在线程之间共享
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堆空间有三个需要关注的值,used total max
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used:当前已使用的堆内存
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total:java虚拟机已经分配的可用堆内存,max是java虚拟机可以分配的最大堆内存
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随着堆中的对象增多,当total内存不足时,java虚拟机会继续分配内存给堆。如果堆内存不足,java虚拟机就会不断的分配内存,total值会变大。total最多只能与max相等。
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如果不设置任何的虚拟机参数,max默认是系统内存的1/4,total默认是系统内存的1/64。在实际应用中一般都需要设置total和max的值
1.2 模拟堆区的溢出
- 通过new关键字不停创建对象,放入集合中,模拟堆内存的溢出,观察堆溢出之后的异常信息。
- 堆内存有上限,当对象一直向堆中放入对象达到上限后,就会抛出OutOfMemory错误
package JVM.heap; import java.io.IOException; import java.util.ArrayList; /** * 堆内存的使用和回收 */ public class Demo1 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException { ArrayList
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
1.3 arthas中堆内存相关的功能
- 堆内存used total max三个值可以通过dashboard命令看到
- 手动指定刷新频率(不指定默认5秒一次):dashboard-i刷新频率(毫秒)
Memory used total max usage GC heap 185M 972M 14409M 1.29% gc.ps_scavenge.count 0 ps_eden_space 185M 254M 5319M 3.49% gc.ps_scavenge.time(ms) 0 ps_survivor_space 0K 43008K 43008K 0.00% gc.ps_marksweep.count 0 ps_old_gen 0K 692224K 11066368K 0.00% gc.ps_marksweep.time(ms) 0 nonheap 29M 30M -1 96.51% code_cache 7M 8M 240M 3.31% metaspace 19M 20M -1 96.90% compressed_class_space 2M 2M 1024M 0.23% direct 1500M 1500M - 100.00% mapped 0K 0K - 0.00%
1.4 设置大小
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修改堆的大小,可以使用虚拟机参数 –Xmx(max最大值)和-Xms (初始的total)
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语法:-Xmx值 -Xms值
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单位:字节(默认,必须是 1024 的倍数)、k或者K(KB)、m或者M(MB)、g或者G(GB)
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限制:Xmx必须大于 2 MB,Xms必须大于1MB
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arthas中显示的heap堆大小与设置的值不一样的解释:arthas中的heap堆内存使用了JMX技术中内存获取方式,这种方式与垃圾回收器有关,计算的是可以分配对象的内存,而不是整个内存。
-
Java服务端程序开发时,建议将-Xmx和-Xms设置为相同的值,在程序启动之后可使用的总内存就是最大内存,而无需向java虚拟机再次申请,减少申请并分配内存时间上的开销,同时也避免出现内存过剩之后堆收缩的情况。
二 方法区
2.1 方法区简介
- 方法区是存放基础信息的位置,线程共享,主要包含三部分内容:类的元信息、运行时常量池、字符串常量池
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方法区存储每个类的基本信息(元信息),一般称之为InstanceKlass对象,在类的加载阶段完成。
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方法区还存放运行时常量池,常量池中存放的是字节码中的常量池内容。
- 静态常量池:字节码文件中通过编号查表的方式找到常量。
- 运行时常量池:当常量池加载到内存中之后,通过内存地址快速的定位到常量池中的内容。
-
方法区中还有一块区域叫字符串常量池(StringTable)。字符串常量池存储在代码中定义的常量字符串内容。比如“123” ,123就会被放入字符串常量池
2.2 补充:字符串常量池和运行时常量池
- 早期设计时,字符串常量池是运行时常量池的一部分,存储位置一致。后续做了调整,将字符串常量池和运行时常量池做了拆分。
2.3 方法区的大小设计
- 方法区是《Java虚拟机规范》中设计的虚拟概念,每款Java虚拟机在实现上都各不相同。Hotspot设计如下:
- JDK7及之前的版本将方法区存放在堆区域中的永久代空间,堆的大小由虚拟机参数来控制。
- JDK8及之后的版本将方法区存放在元空间中,元空间位于操作系统维护的直接内存中,默认情况下只要不超过操作系统承受的上限,可以一直分配。
2.4 arthas中查看方法区
- 使用memory命令打印出内存情况,JDK7及之前的版本查看ps_perm_gen属性,JDK8及之后的版本查看metaspace属性。
2.5 模拟方法区的溢出
- 通过ByteBuddy框架,动态生成字节码数据,加载到内存中。通过死循环不停地加载到方法区,观察方法区是
否会出现内存溢出的情况。
import jdk.internal.org.objectweb.asm.ClassWriter; import jdk.internal.org.objectweb.asm.Opcodes; import java.io.IOException; /** * 方法区的溢出测试 */ public class Demo1 extends ClassLoader { public static void main(String[] args) throws IOException { System.in.read(); Demo1 demo1 = new Demo1(); int count = 0; while (true) { String name = "Class" + count; ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0); classWriter.visit(Opcodes.V1_8, Opcodes.ACC_PUBLIC, name, null , "java/lang/Object", null); byte[] bytes = classWriter.toByteArray(); demo1.defineClass(name, bytes, 0, bytes.length); System.out.println(++count); } } }
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
- JDK7将方法区存放在堆区域中的永久代空间,堆的大小由虚拟机参数-XX:MaxPermSize=值来控制
- JDK8将方法区存放在元空间中,元空间位于操作系统维护的直接内存中,默认情况下只要不超过操作系统承受的上限,可以一直分配。可以使用-XX:MaxMetaspaceSize=值将元空间最大大小进行限制
-XX:MaxMetaspaceSize=128M
192546 Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method) at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:763) at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:642) at JVM.methodarea.Demo1.main(Demo1.java:21)
2.7 StringTable的练习题
- 练习1
public static void main(String[] args) { String a = "1"; String b = "2"; String c = "12"; String d = a + b; System.out.println(c == d); //false }
- 练习2
public static void main(String[] args) { String a = "1"; String b = "2"; String c = "12"; String d = "1" + "2"; System.out.println(c == d); //true }
三 神奇的intern
- 原来创建字符串的方式是通过源代码中的常量,进行定义并且通过字节码信息加载到常量池里面。
- String.intern()方法是可以手动将字符串放入字符串常量池中。
public static void main(String[] args) { String s1 = new StringBuilder().append("think").append("123").toString(); System.out.println(s1.intern()==s1); // java是在启动的过程中,直接放到字符串常量池中 String s2 = new StringBuilder().append("ja").append("va").toString(); System.out.println(s2.intern()==s2); }
- JDK6版本中intern () 方法会把第一次遇到的字符串实例复制到永久代的字符串常量池中,返回的也是永久代里面这个字符串实例的引用。JVM启动时就会把java加入到常量池中。
- JDK7及之后版本中由于字符串常量池在堆上,所以intern () 方法会把第一次遇到的字符串的引
用放入字符串常量池。
四 静态变量的存储
- JDK6及之前的版本中,静态变量是存放在方法区中的,也就是永久代
- JDK7及之后的版本中,静态变量是存放在堆中的Class对象中,脱离了永久代。具体源码可参考虚拟机源码:BytecodeInterpreter针对putstatic指令的处理
五 直接内存
5.1 直接内存简介
- 直接内存(Direct Memory)并不在《Java虚拟机规范》中存在,所以并不属于Java运行时的内存区域。在 JDK 1.4 中引入了 NIO 机制,使用了直接内存,主要为了解决以下两个问题:
- Java堆中的对象如果不再使用要回收,回收时会影响对象的创建和使用。
- IO操作,如:读文件,需要先把文件读入直接内存(缓冲区)再把数据复制到Java堆中。
- 现在直接放入直接内存即可,同时Java堆上维护直接内存的引用,减少了数据复制的开销
- 创建直接内存上的数据,可以使用ByteBuffer
- 语法: ByteBuffer directBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(size);
- 注意事项: arthas的memory命令可以查看直接内存大小,属性名direct
Memory used total max usage GC heap 185M 972M 14409M 1.29% gc.ps_scavenge.count 0 direct 1500M 1500M - 100.00% mapped 0K 0K - 0.00%
5.2 设置直接内存大小
- 如果需要手动调整直接内存的大小,可以使用-XX:MaxDirectMemorySize=大小
- 单位k或K表示千字节,m或M表示兆字节,g或G表示千兆字节。默认不设置该参数情况下,JVM 自动选择最大分配的大小
-XX:MaxDirectMemorySize=1m
/** * 直接内存的使用和回收 */ public class Demo1 { public static int size = 1024 * 1024 * 100; //100mb public static List
list = new ArrayList (); public static int count = 0; public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { System.in.read(); while (true) { //1.创建DirectByteBuffer对象并返回 //2.在DirectByteBuffer构造方法中,向操作系统申请直接内存空间 ByteBuffer directBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(size); //directBuffer = null; list.add(directBuffer); System.out.println(++count); Thread.sleep(5000); } } } Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory
六 jvm内存总结
- 运行时数据区的组成部分和每一部分的作用
- 同JDK版本之间运行时数据区域的区别
- 直接内存(Direct Memory)并不在《Java虚拟机规范》中存在,所以并不属于Java运行时的内存区域。在 JDK 1.4 中引入了 NIO 机制,使用了直接内存,主要为了解决以下两个问题:
- 练习1
- 通过ByteBuddy框架,动态生成字节码数据,加载到内存中。通过死循环不停地加载到方法区,观察方法区是
- 使用memory命令打印出内存情况,JDK7及之前的版本查看ps_perm_gen属性,JDK8及之后的版本查看metaspace属性。
- 方法区是《Java虚拟机规范》中设计的虚拟概念,每款Java虚拟机在实现上都各不相同。Hotspot设计如下:
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- 方法区是存放基础信息的位置,线程共享,主要包含三部分内容:类的元信息、运行时常量池、字符串常量池
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