基于Sun HotSpot JVM?

?直接上圖：

?

從圖中看到，JVM內(nèi)存分為兩個主要區(qū)域，一個是所有線程共享的數(shù)據(jù)區(qū)，一個是線程隔離數(shù)據(jù)區(qū)（線程私有）

線程隔離數(shù)據(jù)區(qū)

程序計(jì)數(shù)器(Program Counter Register)：
一小塊內(nèi)存空間，單前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼行號指示器。字節(jié)碼解釋器工作時，通過改變這個計(jì)數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個計(jì)數(shù)器來完成。

JVM虛擬機(jī)棧(Java Virtual Machine Stacks)：
Java方法執(zhí)行內(nèi)存模型，用于存儲局部變量，操作數(shù)棧，動態(tài)鏈接，方法出口等信息。是線程私有的。

本地方法棧(Native Method Stacks)：
為JVM用到的Native方法服務(wù)，Sun HotSpot 虛擬機(jī)把本地方法棧和JVM虛擬機(jī)棧合二為一。是線程私有的。

線程共享的數(shù)據(jù)區(qū)

方法區(qū)（Method Area）：
用于存儲JVM加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即使編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。
運(yùn)行時常量池（Runtime Constant Pool）：
是方法區(qū)的一部分，用于存放編譯器生成的各種字面量和符號引用，這部分內(nèi)容將在類加載后存放到方法取得運(yùn)行時常量池中。具備動態(tài)性，用的比較多的就是String類的intern()方法。
JVM堆（ Java Virtual Machine Heap）：
存放所有對象實(shí)例的地方。
新生代，由Eden Space 和大小相同的兩塊Survivor組成
舊生待，存放經(jīng)過多次垃圾回收仍然存活的對象

如圖：

直接內(nèi)存（Direct Memory）：
它并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是JAVA虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域。在JDK1.4中加入了NIO類，引入了一種基于通道(Channel)于緩沖區(qū)(Buffer)的I/O方式，他可以使用Native函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存，然后通過一個存儲在JAVA堆里面的DirectByteBuffer對象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。這樣能在一些場景中顯著提高性能，因?yàn)楸苊饬嗽贘AVA堆中和Native堆中來回復(fù)制數(shù)據(jù)。

基于Sun HotSpot JVM?

請先了解JVM內(nèi)存模型在來看此篇文章

使用對JVM不同內(nèi)存區(qū)域灌入數(shù)據(jù)，導(dǎo)致相關(guān)區(qū)域內(nèi)存溢出，來驗(yàn)證JVM內(nèi)存分配

先看一個經(jīng)典問題：

Java代碼?

String?s1?=?"小金子(aub)";?? String?s2?=?"小金子(aub)";?? String?s3?=?"小金子"?+?"(aub)";?? String?s4?=?new?String("小金子(aub)");?? String?s5?=?"小金子"?+?new?String("(aub)");?? String?s6?=?s4.intern();?? System.out.println("s1?==?s2:?"?+?(s1?==?s2));//true;?? System.out.println("s1?==?s3:?"?+?(s1?==?s3));//true;?? System.out.println("s2?==?s3:?"?+?(s2?==?s3));//true;?? System.out.println("s1?==?s4:?"?+?(s1?==?s4));//false;?? System.out.println("s1?==?s5:?"?+?(s1?==?s5));//false;?? System.out.println("s4?==?s5:?"?+?(s4?==?s5));//false;?? System.out.println("s1?==?s6:?"?+?(s1?==?s6));//true;??

?原因就在與String對象特殊的內(nèi)存分配方式：（Strings pool是JVM內(nèi)存中運(yùn)行時常量池的一部分）

1.String s1 = new String("小金子(aub)");

2.String s2 = "小金子(aub)";
3.String s3 = "小金子" + "(aub)";

　　雖然兩個語句都是返回一個String對象的引用，但是jvm對兩者的處理方式是不一樣的。

對于第一種，jvm會馬上在heap中創(chuàng)建一個String對象，然后將該對象的引用返回給用戶。

對于第二種，jvm首先會在內(nèi)部維護(hù)的strings pool中通過String的 equels 方法查找是對象池中是否存放有該String對象，如果有，則返回已有的String對象給用戶，而不會在heap中重新創(chuàng)建一個新的String對象;如果對象池中沒有該String對象，jvm則在heap中創(chuàng)建新的String對象，將其引用返回給用戶，同時將該引用添加至strings pool中。

注意：使用第一種方法創(chuàng)建對象時，jvm是不會主動把該對象放到strings pool里面的，除非程序調(diào)用 String的intern方法

對于第三種，jvm會進(jìn)行“+”運(yùn)算符號的優(yōu)化，兩遍都是字符串常量會做類似于第二種的處理，如果“+”任意一邊是一個變量，就會做類似第一種的處理。

JVM棧和Native Method棧內(nèi)存分配：

JAVA中八個基本類型數(shù)據(jù)，在運(yùn)行時都是分配在棧中的。在棧上分配的內(nèi)存，隨著數(shù)據(jù)的進(jìn)棧出棧，方法運(yùn)行完畢，或則線程結(jié)束時，自動被回收掉了。

測試代碼如下：

Java代碼?

?

public?class?JvmStackOOM?{??private?int?stackLength?=?1;??public?void?execute()?{??try?{??stackLeak();??}?catch?(Throwable?e)?{??System.out.println("stackLength?:?"?+?stackLength);??e.printStackTrace();??}??}??private?void?stackLeak()?{??stackLength++;??stackLeak();??}?? }??

用一個遞歸不斷地對實(shí)例變量stackLength進(jìn)行自增操作，當(dāng)JVM在擴(kuò)展棧時無法申請到足夠的空間，將產(chǎn)生StackOverflowError

可以使用Jvm 參數(shù)-Xss配置棧大小，例如：-Xss2M，棧內(nèi)存越大，可的棧深度越大，在內(nèi)存不變的情況下，jvm可創(chuàng)建的線程就越少，需要合理設(shè)置。

方法區(qū)內(nèi)存分配：

?類信息和運(yùn)行時常量將會分配到此區(qū)域。

測試代碼如下：

Java代碼?

public?class?JvmRuntimeConstantPoolOOM?{??private?int?runtimeConstantCount?=?1;??public?void?execute()?{??try?{??runtimeConstantLeak();??}?catch?(Throwable?e)?{??System.out.println("runtimeConstantCount?:?"?+?runtimeConstantCount);??e.printStackTrace();??}??}??private?void?runtimeConstantLeak()?{??List<String>?list?=?new?ArrayList<String>();??while?(true)?{??list.add(String.valueOf(runtimeConstantCount++).intern());??}??}?? }??

使用String的intern()方法向方法區(qū)中灌入數(shù)據(jù)，當(dāng)方法區(qū)內(nèi)存不足時，拋出OutOfMemoryError: PermGen space，

也可以加載過多的類的方式，測試是否有OutOfMemoryError: PermGen space異常，如果有說明類信息也是存放在方法區(qū)中的可以

使用Jvm 參數(shù)-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize配置棧大小，例如：-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M

堆內(nèi)存分配：

所有對象實(shí)例及數(shù)組都會在堆上分配。

堆分為新生代和老年代。新生代分為3個區(qū)域：一個eden區(qū)，和兩個survivor區(qū)（互為From、To，相對的），

新建對象時首先想eden區(qū)申請分配空間，如果空間夠，就直接進(jìn)行分配，否則進(jìn)行一次Minor GC(新生代垃圾回收)。

Minor GC后再次嘗試將對象放到eden區(qū)，如果空間仍然不夠，直接在老年代創(chuàng)建對象。

測試代碼如下：

Java代碼?

?

public?class?JvmHeapOOM?{??private?int?bojectCount?=?1;??public?void?execute()?{??try?{??heapLeak();??}?catch?(Throwable?e)?{??System.out.println("bojectCount?:?"?+?bojectCount);??e.printStackTrace();??}??}??private?void?heapLeak()?{??List<OOMObject>?list?=?new?ArrayList<OOMObject>();??while?(true)?{??list.add(new?OOMObject());??bojectCount++;??}??}??private?class?OOMObject?{??}?? }??

創(chuàng)建多個OOMObject對象放到List中，當(dāng)堆內(nèi)存不足時，產(chǎn)生OutOfMemoryError：Java Heap space

使用Jvm 參數(shù)-Xm -Xmx -Xmn -XX:SurvivorRatio配置堆，例如：-Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:SurvivorRatio=8

本地直接內(nèi)存分配：?

堆外內(nèi)存，NIO相關(guān)操作將在此分配內(nèi)存

使用Jvm 參數(shù)-XX:MaxDirectMemorySize配置，例如：-XX:MaxDirectMemorySize=10M

所有用到的JVM啟動參數(shù)：
-Xss2M?????? 設(shè)置JVM棧內(nèi)存大小
-Xms20M ???設(shè)置堆內(nèi)存初始值
-Xmx20M ???設(shè)置堆內(nèi)存最大值
-Xmn10M ???設(shè)置堆內(nèi)存中新生代大小
-XX:SurvivorRatio=8??設(shè)置堆內(nèi)存中新生代Eden 和 Survivor 比例
-XX:PermSize=10M??設(shè)置方法區(qū)內(nèi)存初始值
-XX:MaxPermSize=10M??設(shè)置方法區(qū)內(nèi)存最大值
-XX:MaxDirectMemorySize=10M?設(shè)置堆內(nèi)存中新生代大小

基于Sun HotSpot JVM?

這里將介紹幾款sun hotspot jvm 自帶的監(jiān)控工具：

請確保java_home/bin配置到path環(huán)境變量下，因?yàn)檫@些工具都在jdk的bin目錄下

jps(JVM Process Status Tool)：JVM機(jī)進(jìn)程狀況工具

用來查看基于HotSpot?JVM里面所有進(jìn)程的具體狀態(tài),?包括進(jìn)程ID，進(jìn)程啟動的路徑等等。與unix上的ps類似，用來顯示本地有權(quán)限的java進(jìn)程，可以查看本地運(yùn)行著幾個java程序，并顯示他們的進(jìn)程號。使用jps時，不需要傳遞進(jìn)程號做為參數(shù)。
Jps也可以顯示遠(yuǎn)程系統(tǒng)上的JAVA進(jìn)程，這需要遠(yuǎn)程服務(wù)上開啟了jstat服務(wù)，以及RMI注及服務(wù)，不過常用都是對本對的JAVA進(jìn)程的查看。
命令格式：jps?[?options?]?[?hostid?]
常用參數(shù)說明：
-m?輸出傳遞給main方法的參數(shù)，如果是內(nèi)嵌的JVM則輸出為null。
-l?輸出應(yīng)用程序主類的完整包名，或者是應(yīng)用程序JAR文件的完整路徑。
-v?輸出傳給JVM的參數(shù)。

例如：

Cmd命令行代碼?

C:\Users\Administrator>jps?-lmv?? 1796??-Dosgi.requiredJavaVersion=1.5?-Xms40m?-Xmx512m?-XX:MaxPermSize=256m?? 7340?sun.tools.jps.Jps?-lmv?-Denv.class.path=.;D:\DevTools\VM\jdk1.6.0_31\\lib\dt.jar;D:\DevTools\VM\jdk1.6.0_31\\lib\tools.jar;?-Dapplication.home=D:\DevTools\VM\jdk1.6.0_31?-Xms8m??

其中pid為1796的是我的eclipse進(jìn)程，pid為7340的是jps命令本身的進(jìn)程

jinfo(Configuration Info for Java)：JVM配置信息工具

可以輸出并修改運(yùn)行時的java 進(jìn)程的opts。用處比較簡單，用于輸出JAVA系統(tǒng)參數(shù)及命令行參數(shù)

命令格式：jinfo [ options ] [ pid ]

常用參數(shù)說明：

-flag ?輸出，修改，JVM命令行參數(shù)

例如：

Cmd命令行代碼?

C:\Users\Administrator>jinfo?1796??

?將會打印出很多jvm運(yùn)行時參數(shù)信息，由于比較長這里不再打印出來，可以自己試試，內(nèi)容一目了然

Jstack(Stack Trace for Java)：JVM堆棧跟蹤工具

jstack用于打印出給定的java進(jìn)程ID或core file或遠(yuǎn)程調(diào)試服務(wù)的Java堆棧信息，如果是在64位機(jī)器上，需要指定選項(xiàng)"-J-d64“

命令格式：jstack [ option ] pid

常用參數(shù)說明：

-F 當(dāng)’jstack [-l] pid’沒有相應(yīng)的時候強(qiáng)制打印棧信息

-l ?長列表. 打印關(guān)于鎖的附加信息,例如屬于java.util.concurrent的ownable synchronizers列表.

-m 打印java和native c/c++框架的所有棧信息.

-h | -help打印幫助信息

?例如：

Cmd命令行代碼?

C:\Users\Administrator>jstack?1796?? 2013-05-22?11:42:38?? Full?thread?dump?Java?HotSpot(TM)?Client?VM?(20.6-b01?mixed?mode):??"Worker-30"?prio=6?tid=0x06514c00?nid=0x1018?in?Object.wait()?[0x056af000]??java.lang.Thread.State:?TIMED_WAITING?(on?object?monitor)??at?java.lang.Object.wait(Native?Method)??at?org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool.sleep(WorkerPool.java:188)??-?locked?<0x1ad84a90>?(a?org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool)??at?org.eclipse.core.internal.jobs.WorkerPool.startJob(WorkerPool.java:220)??at?org.eclipse.core.internal.jobs.Worker.run(Worker.java:50)?? ......?? ......?? ......?? ......?

jstat(JVM statistics Monitoriing Tool)：JVM統(tǒng)計(jì)信息監(jiān)視工具

對Java應(yīng)用程序的資源和性能進(jìn)行實(shí)時的命令行的監(jiān)控，包括了對Heap?size和垃圾回收狀況的監(jiān)控
命令格式：jstat?[?option? pid [interval [ s | ms ] [count] ] ]?
常用參數(shù)說明：
???? -gcutil? 輸出已使用空間占總空間的百分比
???? -gccapacity 輸出堆中各個區(qū)域使用到的最大和最小空間

?例如：每隔1秒監(jiān)控jvm內(nèi)存一次，共監(jiān)控5次

Cmd命令行代碼?

?

C:\Users\Administrator>jstat?-gccapacity??1796??1s??5??NGCMN????NGCMX?????NGC?????S0C???S1C???????EC??????OGCMN??????OGCMX???????OGC?????????OC??????PGCMN????PGCMX?????PGC???????PC?????YGC????FGC??13632.0?174720.0??40896.0?4032.0?4032.0??32832.0????27328.0???349568.0????81684.0????81684.0??12288.0?262144.0??80640.0??80640.0?????42????96??13632.0?174720.0??40896.0?4032.0?4032.0??32832.0????27328.0???349568.0????81684.0????81684.0??12288.0?262144.0??80640.0??80640.0?????42????96??13632.0?174720.0??40896.0?4032.0?4032.0??32832.0????27328.0???349568.0????81684.0????81684.0??12288.0?262144.0??80640.0??80640.0?????42????96??13632.0?174720.0??40896.0?4032.0?4032.0??32832.0????27328.0???349568.0????81684.0????81684.0??12288.0?262144.0??80640.0??80640.0?????42????96??13632.0?174720.0??40896.0?4032.0?4032.0??32832.0????27328.0???349568.0????81684.0????81684.0??12288.0?262144.0??80640.0??80640.0?????42????97??

Cmd命令行代碼?

?

C:\Users\Administrator>jstat?-gcutil??1796??1s??5??S0?????S1?????E??????O??????P?????YGC?????YGCT????FGC????FGCT?????GCT??0.00???0.00???0.52??53.35??99.77?????42????0.513????99???38.119???38.632??0.00???0.00???0.52??53.35??99.77?????42????0.513????99???38.119???38.632??0.00???0.00???0.52??53.35??99.77?????42????0.513????99???38.119???38.632??0.00???0.00???0.52??53.35??99.77?????42????0.513????99???38.119???38.632??0.00???0.00???0.52??53.35??99.77?????42????0.513????99???38.119???38.632??

? 一些術(shù)語的中文解釋：

???????? S0C：年輕代中第一個survivor（幸存區(qū)）的容量 (KB)
???????? S1C：年輕代中第二個survivor（幸存區(qū)）的容量 (KB)
???????? S0U：年輕代中第一個survivor（幸存區(qū)）目前已使用空間 (KB)
???????? S1U：年輕代中第二個survivor（幸存區(qū)）目前已使用空間 (KB)
?????????? EC：年輕代中Eden（伊甸園）的容量 (KB)
?????????? EU：年輕代中Eden（伊甸園）目前已使用空間 (KB)
?????????? OC：Old代的容量 (KB)
?????????? OU：Old代目前已使用空間 (KB)
?????????? PC：Perm(持久代)的容量 (KB)
?????????? PU：Perm(持久代)目前已使用空間 (KB)
???????? YGC：從應(yīng)用程序啟動到采樣時年輕代中g(shù)c次數(shù)
?????? YGCT：從應(yīng)用程序啟動到采樣時年輕代中g(shù)c所用時間(s)
???????? FGC：從應(yīng)用程序啟動到采樣時old代(全gc)gc次數(shù)
?????? FGCT：從應(yīng)用程序啟動到采樣時old代(全gc)gc所用時間(s)
???????? GCT：從應(yīng)用程序啟動到采樣時gc用的總時間(s)

??? NGCMN：年輕代(young)中初始化(最小)的大小 (KB)

??? NGCMX：年輕代(young)的最大容量 (KB)

??????? NGC：年輕代(young)中當(dāng)前的容量 (KB)

?? OGCMN：old代中初始化(最小)的大小 (KB)?

?? OGCMX：old代的最大容量 (KB)

?????? OGC：old代當(dāng)前新生成的容量 (KB)

?? PGCMN：perm代中初始化(最小)的大小 (KB)?

?? PGCMX：perm代的最大容量 (KB)???

?????? PGC：perm代當(dāng)前新生成的容量 (KB)

????? ? ? S0：年輕代中第一個survivor（幸存區(qū)）已使用的占當(dāng)前容量百分比

???????? S1：年輕代中第二個survivor（幸存區(qū)）已使用的占當(dāng)前容量百分比

? ? ? ?? ? E：年輕代中Eden（伊甸園）已使用的占當(dāng)前容量百分比

? ? ? ?? ? O：old代已使用的占當(dāng)前容量百分比

? ? ? ???? P：perm代已使用的占當(dāng)前容量百分比

? S0CMX：年輕代中第一個survivor（幸存區(qū)）的最大容量 (KB)

?S1CMX ：年輕代中第二個survivor（幸存區(qū)）的最大容量 (KB)

??? ECMX：年輕代中Eden（伊甸園）的最大容量 (KB)

?????? DSS：當(dāng)前需要survivor（幸存區(qū)）的容量 (KB)（Eden區(qū)已滿）

??????? ? TT： 持有次數(shù)限制

???? ? MTT ： 最大持有次數(shù)限制

??

jmap( Memory Map for Java)：JVM內(nèi)存映像工具

打印出某個java進(jìn)程（使用pid）內(nèi)存內(nèi)的所有‘對象’的情況（如：產(chǎn)生那些對象，及其數(shù)量）
命令格式：jmap [ option ] pid
常用參數(shù)說明：
??????? -dump:[live,]format=b,file=<filename>?使用二進(jìn)制形式輸出jvm的heap內(nèi)容到文件中，?live子選項(xiàng)是可選的，假如指定live選項(xiàng),那么只輸出活的對象到文件.?
??????? -histo[:live]?打印每個class的實(shí)例數(shù)目,內(nèi)存占用,類全名信息.?VM的內(nèi)部類名字開頭會加上前綴”*”.?如果live子參數(shù)加上后,只統(tǒng)計(jì)活的對象數(shù)量.?
????????-F?強(qiáng)迫.在pid沒有相應(yīng)的時候使用-dump或者-histo參數(shù).?在這個模式下,live子參數(shù)無效.?

例如：以二進(jìn)制形式輸入當(dāng)前堆內(nèi)存映像到文件data.hprof中

Cmd命令行代碼?

?

jmap?-dump:live,format=b,file=data.hprof?1796??

生成的文件可以使用jhat工具進(jìn)行分析，在OOM（內(nèi)存溢出）時，分析大對象，非常有用
通過使用如下參數(shù)啟動JVM，也可以獲取到dump文件：
????? -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
????? -XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof

????? 在jvm發(fā)生內(nèi)存溢出時生成內(nèi)存映像文件

jhat(JVM Heap Analysis Tool)：JVM堆轉(zhuǎn)儲快照分析工具

用于對JAVA?heap進(jìn)行離線分析的工具，他可以對不同虛擬機(jī)中導(dǎo)出的heap信息文件進(jìn)行分析，如LINUX上導(dǎo)出的文件可以拿到WINDOWS上進(jìn)行分析，可以查找諸如內(nèi)存方面的問題。
命令格式：jhat dumpfile(jmap生成的文件)

例如：分析jmap導(dǎo)出的內(nèi)存映像

Cmd命令行代碼?

?

jhat?data.hprof??

?執(zhí)行成功后，訪問http://localhost:7000即可查看內(nèi)存信息，

MAT(Memory Analyzer Tool)：一個基于Eclipse的內(nèi)存分析工具

官網(wǎng)：?http://www.eclipse.org/mat/
update：http://download.eclipse.org/mat/1.2/update-site/

這是eclipse的一個插件，安裝后可以打開xxx.hprof文件，進(jìn)行分析，比jhat更方便使用，有些時候由于線上xxx.hprof文件過大，直接使用jhat進(jìn)行初步分析了，可以的話拷貝到本地分析效果更佳。

圖形化監(jiān)控工具：

在JDK安裝目錄bin下面有兩個可視化監(jiān)控工具
1. JConsole(Java Monitoring and Management Console) 基于JMX的可視化管理工具。
2. VisualVM(All-in-one Java Troubleshooting Tool)隨JDK發(fā)布的最強(qiáng)大的運(yùn)行監(jiān)視和故障處理程序。
推薦使用VisualVM，他有很多插件，可以更方便的監(jiān)控運(yùn)行時JVM
?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《深入理解Java虚拟机》读后总结（一）JVM内存模型的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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