深入理解JVM一JVM内存模型

前言

JVM一直是java知识里面进阶阶段的重要部分，如果希望在java领域研究的更深入，则JVM则是如论如何也避开不了的话题，本系列试图通过简洁易读的方式，讲解JVM必要的知识点。

一、运行流程

我们都知道java一直宣传的口号是：一次编译，到处运行。那么它如何实现的呢？我们看下图：

java程序经过一次编译之后，将java代码编译为字节码也就是class文件，然后在不同的操作系统上依靠不同的java虚拟机进行解释，最后再转换为不同平台的机器码，最终得到执行。这样我们是不是可以推演，如果要在mac系统上运行，是不是只需要安装mac java虚拟机就行了。那么了解了这个基本原理后，我们尝试去做更深的研究，一个普通的java程序它的执行流程到底是怎样的呢？例如我们写了一段这样的代码：

public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.print("Hello world"); } }

这段程序从编译到运行，最终打印出“Hello world”中间经过了哪些步骤呢？我们直接上图：

java代码通过编译之后生成字节码文件（class文件），通过：java HelloWorld执行，此时java根据系统版本找到jvm.cfg，各位可以搜索一下自己电脑上的jvm.cfg文件在哪，它会根据你的系统版本放在不同的位置，比如我的这个文件就在：C:Program FilesJavajdk1.8.0_101jrelibamd64jvm.cfg，打开看一下：

这是我电脑上的文件，其中-server KNOWN就表示名称为server的jvm可用。如果这时你搜索一下你电脑上jvm.dll，你就会发现它一定在你的某个server目录下，比如我的：C:Program FilesJavajdk1.8.0_101jreinserverjvm.dll。简而言之就是通过jvm.cfg文件找到对应的jvm.dll，jvm.dll则是java虚拟机的主要实现。接下来会初始化JVM,并且获取JNI接口，什么是JNI接口，就是java本地接口，你想啊java被编译成了class文件，JVM怎么从硬盘上找到这个文件并装载到JVM里呢，就是通过JNI接口（它还常用于java与操作系统、硬件交互），找到class文件后并装载进JVM，然后找到main方法，最后执行。

二、JVM基本结构

 可能通过上面的描述，大家对JVM运行流程有了一个粗略的认识，那么JVM内部到底是怎么执行一个class文件的呢，也就是上图中最后一步第6步的内部细节是怎样的呢？要了解这个问题，我们首先得看一下JVM的内部结构：

从这个结构不难看出，class文件被jvm装载以后，经过jvm的内存空间调配，最终是由执行引擎完成class文件的执行。

当然这个过程还有其他角色模块的协助，这些模块协同配合才能让一个java程序成功的运行，文章后面会详细介绍这些模板，它们也是后面学习jvm最重要的部分。

Note：

三种JVM:

     ① Sun公司的HotSpot；

     ② BEA公司的JRockit；

     ③ IBM公司的J9 JVM；

在JDK1.7及其以前我们所使用的都是Sun公司的HotSpot，但由于Sun公司和BEA公司都被oracle收购，jdk1.8将采用Sun公司的HotSpot和BEA公司的JRockit两个JVM中精华形成jdk1.8的JVM。

三、了解物理计算机CUP处理访问内存

我们知道，计算机CPU和内存的交互是最频繁的，内存是我们的高速缓存区，用户磁盘和CPU的交互，而CPU运转速度越来越快，磁盘远远跟不上CPU的读写速度，才设计了内存，用户缓冲用户IO等待导致CPU的等待成本，但是随着CPU的发展，内存的读写速度也远远跟不上CPU的读写速度，因此，为了解决这一纠纷，CPU厂商在每颗CPU上加入了高速缓存，用来缓解这种症状，因此，现在CPU同内存交互就变成了下面的样子。

 

同样，根据摩尔定律，我们知道单核

CPU的主频不可能无限制的增长，要想很多的提升新能，需要多个处理器协同工作，即多核时代。

 基于高速缓存的存储交互很好的解决了处理器与内存之间的矛盾，也引入了新的问题：缓存一致性问题。

在多处理器系统中，每个处理器有自己的高速缓存，而他们又共享同一块内存（下文成主存，

main memory 主要内存），当多个处理器运算都涉及到同一块内存区域的时候，就有可能发生缓存不一致的现象。为了解决这一问题，需要各个处理器运行时都遵循一些协议，在运行时需要将这些协议保证数据的一致性。这类协议包括MSI、MESI、MOSI、Synapse、Firely、DragonProtocol等。如下图所示

四、Java虚拟机内存模型中定义的访问操作与物理计算机处理的基本一致！

 

Java中通过多线程机制使得多个任务同时执行处理，所有的线程共享JVM内存区域main memory，而每个线程又单独的有自己的工作内存，当线程与内存区域进行交互时，数据从主存拷贝到工作内存，进而交由线程处理（操作码+操作数）。

在之前，我们也已经提到，JVM的逻辑内存模型如下：

五、我们现在来逐个的看下每个到底是做什么的！

1、程序计数器

程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

在虚拟机的概念模型里（仅是概念模型，各种虚拟机可能会通过一些更高效的方式去实现），字节码解释器工作时就是通过改变

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、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

由于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来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）

只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间的计数器互不影响，

独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。如果线程正在执行的是一个Java 方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；

如果正在执行的是Natvie 方法，这个计数器值则为空（Undefined）。此内存区域是唯一一个在Java 虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError 情况的区域。

2、Java 虚拟机栈

与程序计数器一样，Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。

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（Stack Frame ①）用于存储局部变量表、操作栈、

动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

经常有人把Java 内存区分为堆内存（Heap）和栈内存（Stack），这种分法比较粗糙，Java 内存区域的划分实际上远比这复杂。

这种划分方式的流行只能说明大多数程序员最关注的、与对象内存分配关系最密切的内存区域是这两块。其中所指的“堆”在后

面会专门讲述，而所指的“栈”就是现在讲的虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中的局部变量表部分。

局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference 类型，

它不等同于对象本身，根据不同的虚拟机实现，它可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）

和returnAddress 类型（指向了一条字节码指令的地址）。其中64 位长度的long 和double 类型的数据会占用2 个局部变量空间（Slot），

其余的数据类型只占用1 个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧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。在Java 虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：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；如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的Java 虚拟机都可动态扩展，

只不过Java 虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError 异常。

① 栈是什么

         栈也叫栈内存，主管Java程序的运行，是在线程创建时创建，它的生命期是跟随线程的生命期，线程结束栈内存也就释放，对于栈来说不存在垃圾回收问题，只要线程一结束该栈就Over，生命周期和线程一致，是线程私有的。

② 栈存储什么？

     栈帧中主要保存3类数据：

          本地变量（Local Variables）：输入参数和输出参数以及方法内的变量；

          栈操作（Operand Stack）：记录出栈、入栈的操作；

          栈帧数据（Frame Data）：包括类文件、方法等等。

③ 栈运行原理

     栈中的数据都是以栈帧（Stack Frame）的格式存在，栈帧是一个内存区块，是一个数据集，是一个有关方法和运行期数据的数据集，当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧F1，并被压入到栈中，A方法又调用了B方法，于是产生栈帧F2也被压入栈，B方法又调用了C方法，于是产生栈帧F3也被压入栈…… 依次执行完毕后，先弹出后进......F3栈帧，再弹出F2栈帧，再弹出F1栈帧。

 遵循“先进后出”/“后进先出”原则。

3、本地方法栈

本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java 方法（也就是字节码）服务，

而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native 方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，

因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机（譬如Sun HotSpot 虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError 和OutOfMemoryError异常。

4、Java 堆

对于大多数应用来说，Java 堆（Java Heap）是Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。

此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。这一点在Java 虚拟机规范中的描述是：

所有的对象实例以及数组都要在堆上分配①，但是随着JIT 编译器的发展与逃逸分析技术的逐渐成熟，栈上分配、标量替换②

优化技术将会导致一些微妙的变化发生，所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么“绝对”了。

Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做“GC 堆”（GarbageCollected Heap，幸好国内没翻译成“垃圾堆”）。

如果从内存回收的角度看，由于现在收集器基本都是采用的分代收集算法，所以Java 堆中还可以细分为：新生代和老年代；

再细致一点的有Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间等。如果从内存分配的角度看，线程共享的Java 堆中可能划分出

多个线程私有的分配缓冲区（Thread LocalAllocation Buffer，TLAB）。不过，无论如何划分，都与存放内容无关，无论哪个区域，

存储的都仍然是对象实例，进一步划分的目的是为了更好地回收内存，或者更快地分配内存。在本章中，我们仅仅针对内存区域的作用进行讨论，

Java 堆中的上述各个区域的分配和回收等细节将会是下一章的主题。根据Java 虚拟机规范的规定，Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间中，

只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的，

不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过-Xmx和-Xms 控制）。如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError 异常。

堆内存分为三部分：

① 新生区

       新生区是类的诞生、成长、消亡的区域，一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。新生区又分为两部分：伊甸区（Eden space）和幸存者区（Survivor pace），所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个：0区（Survivor 0 space）和1区（Survivor 1 space）。当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园进行垃圾回收（Minor GC）,将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。若幸存0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到1区。那如果1去也满了呢？再移动到养老区。若养老区也满了，那么这个时候将产生Major GC（FullGCC），进行养老区的内存清理。若养老区执行Full GC 之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常“OutOfMemoryError”。

     如果出现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常，说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二：

    a.Java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数-Xms、-Xmx来调整。

    b.代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）。

② 养老区

         养老区用于保存从新生区筛选出来的 JAVA 对象，一般池对象都在这个区域活跃。

③ 永久区

         永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的 Class,Interface 的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。

     如果出现java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，说明是Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。原因有二：

     a. 程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如：在一个Tomcat下部署了太多的应用。

     b. 大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满。

     说明：

     Jdk1.6及之前：常量池分配在永久代 。

     Jdk1.7：有，但已经逐步“去永久代” 。

     Jdk1.8及之后：无(java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space,这种错误将不会出现在JDK1.8中)。

5、方法区

方法区（Method Area）与Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的

类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。虽然Java 虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，

但是它却有一个别名叫做Non-Heap（非堆），目的应该是与Java 堆区分开来。对于习惯在HotSpot 虚拟机上开发和部署程序的开发者来说，

很多人愿意把方法区称为“永久代”（Permanent Generation），本质上两者并不等价，仅仅是因为HotSpot 虚

拟机的设计团队选择把GC 分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已。对于其他虚拟机（如BEA JRockit、IBM J9 等）

来说是不存在永久代的概念的。即使是HotSpot 虚拟机本身，根据官方发布的路线图信息，现在也有放弃永久代并“搬家”至

Native Memory 来实现方法区的规划了。Java 虚拟机规范对这个区域的限制非常宽松，除了和Java 堆一样不需要连续的内存和可以

选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的，但并非数据进入了方法区

就如永久代的名字一样“永久”存在了。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载，一般来说这个区域的回收“成绩”比较难以令人满意，

尤其是类型的卸载，条件相当苛刻，但是这部分区域的回收确实是有必要的。在Sun 公司的BUG 列表中，

曾出现过的若干个严重的BUG 就是由于低版本的HotSpot 虚拟机对此区域未完全回收而导致内存泄漏。

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。

6、运行时常量池

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，

还有一项信息是常量池（Constant PoolTable），用于存放编译期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。

Java 虚拟机对Class 文件的每一部分（自然也包括常量池）的格式都有严格的规定，每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求，

这样才会被虚拟机认可、装载和执行。但对于运行时常量池，Java 虚拟机规范没有做任何细节的要求，不同的提供商实现的虚拟机可以

按照自己的需要来实现这个内存区域。不过，一般来说，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①。

运行时常量池相对于Class 文件常量池的另外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 文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，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得比较多的便是String 类的intern() 方法。既然运行时常量池是方法区的一部分，自然会受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError 异常。

7、直接内存

直接内存（Direct Memory）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，但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致

OutOfMemoryError 异常出现，所以我们放到这里一起讲解。在JDK 1.4 中新加入了NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道（Channel）

与缓冲区（Buffer）的I/O 方式，它可以使用Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java 堆里面的DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行

操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java 堆和Native 堆中来回复制数据。

显然，本机直接内存的分配不会受到Java 堆大小的限制，但是，既然是内存，则肯定还是会受到本机总内存（包括RAM 及SWAP 区或者分页文件）的大小及处理器

寻址空间的限制。服务器管理员配置虚拟机参数时，一般会根据实际内存设置-Xmx等参数信息，但经常会忽略掉直接内存，使得各个内存区域的总和大于物理内存限制

（包括物理上的和操作系统级的限制），从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。

六、访问内存中对象的过程

逻辑内存模型我们已经看到了，那当我们建立一个对象的时候是怎么进行访问的呢？

在Java 语言中，对象访问是如何进行的？对象访问在Java 语言中无处不在，是最普通的程序行为，但即使是最简单的访问，也会却涉及Java 栈、Java 堆、方法区

这三个最重要内存区域之间的关联关系，如下面的这句代码：

Object obj = new Object();

假设这句代码出现在方法体中，那“Object obj”这部分的语义将会反映到Java 栈的本地变量表中，作为一个reference 类型数据出现。而“new Object()”这部分的语义

将会反映到Java 堆中，形成一块存储了Object 类型所有实例数据值（Instance Data，对象中各个实例字段的数据）的结构化内存，

根据具体类型以及虚拟机实现的对象内存布局（Object Memory Layout）的不同，这块内存的长度是不固定的。另外，在Java 堆中

还必须包含能查找到此对象类型数据（如对象类型、父类、实现的接口、方法等）的地址信息，这些类型数据则存储在方法区中。

由于reference 类型在Java 虚拟机规范里面只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过哪种方式去定位，以及访问到Java 堆中的对象的具体位置，

因此不同虚拟机实现的对象访问方式会有所不同，主流的访问方式有两种：使用句柄和直接指针。

如果使用句柄访问方式，Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据和类型数据各自的

具体地址信息，如下图所示。

如果使用直接指针访问方式，Java 堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，

reference 中直接存储的就是对象地址，如下图所示

这两种对象的访问方式各有优势，使用句柄访问方式的最大好处就是reference 中存

储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference 本身不需要被修改。

使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象的访问在Java 中非常频繁，

因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。就本文讨论的主要虚拟机Sun HotSpot 而言，它是使用第二种方式进行对象访问的，

但从整个软件开发的范围来看，各种语言和框架使用句柄来访问的情况也十分常见。

下面我们来看几个示例

Java 堆溢出

下面的程中我们限制Java 堆的大小为20MB，不可扩展（将堆的最小值-Xms 参数与最大值-Xmx 参数设置为一样即可避免堆自动扩展），

通过参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 可以让虚拟机在出现内存溢出异常时Dump 出当前的内存堆转储快照以便事后进行分析。

参数设置如下

package com.yhj.jvm.memory.heap;

 

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

 

/**

 * @Described：堆溢出测试

 * @VM args:-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGCDetails

 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午07:52:22

 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.heap.HeapOutOfMemory.java

 */

public class HeapOutOfMemory {

 

    /**

     * @param args

     * @Author YHJ create at 2011-11-12 下午07:52:18

     */

    public static void main(String[] args) {

       List<TestCase> cases = new ArrayList<TestCase>();

       while(true){

           cases.add(new TestCase());

       }

 

    }

 

}

/**

 * @Described：测试用例

 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午07:55:50

 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.heap.HeapOutOfMemory.java

 */

class TestCase{

   

}

Java 堆内存的OutOfMemoryError异常是实际应用中最常见的内存溢出异常情况。出现Java 堆内存溢出时，异常堆栈信息“java.lang.OutOfMemoryError”

会跟着进一步提示“Java heapspace”。要解决这个区域的异常，一般的手段是首先通过内存映像分析工具（如EclipseMemory Analyzer）对dump 出来

的堆转储快照进行分析，重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是要先分清楚到底是出现了内存泄漏（Memory Leak）还是内存溢出（Memory Overflow）。

图2-5 显示了使用Eclipse Memory Analyzer 打开的堆转储快照文件。如果是内存泄漏，可进一步通过工具查看泄漏对象到GC Roots 的引用链。

于是就能找到泄漏对象是通过怎样的路径与GC Roots 相关联并导致垃圾收集器无法自动回收它们的。掌握了泄漏对象的类型信息，以及GC Roots 引用链的信息，

就可以比较准确地定位出泄漏代码的位置。如果不存在泄漏，换句话说就是内存中的对象确实都还必须存活着，那就应当检查虚拟机的堆参数（-Xmx 与-Xms），

与机器物理内存对比看是否还可以调大，从代码上检查是否存在某些对象生命周期过长、持有状态时间过长的情况，尝试减少程序运行期的内存消耗。

以上是处理Java 堆内存问题的简略思路，处理这些问题所需要的知识、工具与经验在后面的几次分享中我会做一些额外的分析。 

2、java栈溢出

package com.yhj.jvm.memory.stack;

/**

 * @Described：栈层级不足探究

 * @VM args:-Xss128k

 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午08:19:28

 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.stack.StackOverFlow.java

 */

public class StackOverFlow {

   

   

    private int i ;

   

    public void plus() {

       i++;

       plus();

    }

 

    /**

     * @param args

     * @Author YHJ create at 2011-11-12 下午08:19:21

     */

    public static void main(String[] args) {

       StackOverFlow stackOverFlow = new StackOverFlow();

       try {

           stackOverFlow.plus();

       } catch (Exception e) {

           System.out.println("Exception:stack length:"+stackOverFlow.i);

           e.printStackTrace();

       } catch (Error e) {

           System.out.println("Error:stack length:"+stackOverFlow.i);

           e.printStackTrace();

       }

 

    }

 

}

3、常量池溢出（常量池都有哪些信息，我们在后续的JVM类文件结构中详细描述）

 

package com.yhj.jvm.memory.constant;

 

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

 

/**

 * @Described：常量池内存溢出探究

 * @VM args : -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M

 * @author YHJ create at 2011-10-30 下午04:28:30

 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.constant.ConstantOutOfMemory.java

 */

public class ConstantOutOfMemory {

 

    /**

     * @param args

     * @throws Exception

     * @Author YHJ create at 2011-10-30 下午04:28:25

     */

    public static void main(String[] args) throws Exception {

       try {

           List<String> strings = new ArrayList<String>();

           int i = 0;

           while(true){

              strings.add(String.valueOf(i++).intern());

           }

       } catch (Exception e) {

           e.printStackTrace();

           throw e;

       }

 

    }

 

}

4、方法去溢出

package com.yhj.jvm.memory.methodArea;

 

import java.lang.reflect.Method;

 

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;

import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;

import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

 

/**

 * @Described：方法区溢出测试

 * 使用技术 CBlib

 * @VM args : -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M

 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午08:47:55

 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.methodArea.MethodAreaOutOfMemory.java

 */

public class MethodAreaOutOfMemory {

 

    /**

     * @param args

     * @Author YHJ create at 2011-11-12 下午08:47:51

     */

    public static void main(String[] args) {

       while(true){

           Enhancer enhancer = new Enhancer();

           enhancer.setSuperclass(TestCase.class);

           enhancer.setUseCache(false);

           enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {

              @Override

              public Object intercept(Object arg0, Method arg1, Object[] arg2,

                     MethodProxy arg3) throws Throwable {

                  return arg3.invokeSuper(arg0, arg2);

              }

           });

           enhancer.create();

       }

    }

 

}

/**

 * @Described：测试用例

 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午08:53:09

 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.methodArea.MethodAreaOutOfMemory.java

 */

class TestCase{

   

}

5、直接内存溢出

package com.yhj.jvm.memory.directoryMemory;

 

import java.lang.reflect.Field;

 

import sun.misc.Unsafe;

 

/**

 * @Described：直接内存溢出测试

 * @VM args: -Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M

 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午09:06:10

 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.directoryMemory.DirectoryMemoryOutOfmemory.java

 */

public class DirectoryMemoryOutOfmemory {

 

    private static final int ONE_MB = 1024*1024;

    private static int count = 1;

 

    /**

     * @param args

     * @Author YHJ create at 2011-11-12 下午09:05:54

     */

    public static void main(String[] args) {

       try {

           Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");

           field.setAccessible(true);

           Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);

           while (true) {

              unsafe.allocateMemory(ONE_MB);

              count++;

           }

       } catch (Exception e) {

           System.out.println("Exception:instance created "+count);

           e.printStackTrace();

       } catch (Error e) {

           System.out.println("Error:instance created "+count);

           e.printStackTrace();

       }

 

    }

 

}

七、堆内存调优简介

JVM初始分配的内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64；

JVM最大分配的内存由-Xmx指 定，默认是物理内存的1/4。

默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制；

空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到 -Xms的最小限制。

因此服务器一般设置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC 后调整堆的大小。对象的堆内存由称为垃圾回收器的自动内存管理系统回收。 

public class JVMTest {
     public static void main(String[] args){
          long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();//返回Java虚拟机试图使用的最大内存量。
          Long totalMemory = Runtime. getRuntime().totalMemory();//返回Java虚拟机中的内存总量。
          System.out.println("MAX_MEMORY ="+maxMemory +"(字节)、"+(maxMemory/(double)1024/1024) + "MB");
          System.out.println("TOTAL_ MEMORY = "+totalMemory +"(字节)"+(totalMemory/(double)1024/1024) + "MB");
     }

 说明：在Run as ->Run Configurations中输入"-XX:+PrintGCDetails"可以查看堆内存运行原理图：

(1) 在jdk1.7中：

(2) 在jdk1.8中:

 

通过参数设置自动触发垃圾回收：

public class JVMTest {
     public static void main(String[] args){
          long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();//返回Java虚拟机试图使用的最大内存量。
          Long totalMemory = Runtime. getRuntime().totalMemory();//返回Java虚拟机中的内存总量。
          System.out.println("MAX_MEMORY ="+maxMemory +"(字节)、"+(maxMemory/(double)1024/1024) + "MB");
          System.out.println("TOTAL_ MEMORY = "+totalMemory +"(字节)"+(totalMemory/(double)1024/1024) + "MB");
          String str = "www.baidu.com";
          while(true){
              str += str + new Random().nextInt(88888888) + new Random().nextInt(99999999);
          }
     }
}

在Run as ->Run Configurations中输入设置“-Xms8M -Xmx8M -XX:+PrintGCDetails”可以参看垃圾回收机制原理:

本文主要介绍了java虚拟机运行的基本流程，以及java内存模型。下一篇将学习java变量的可见性、有序性、指令重排等问题。

 文章整理自：

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https://www.cnblogs.com/leefreeman/p/7344460.html#undefined

https://blog.csdn.net/luomingkui1109/article/details/72820232