走近栈,堆 和方法区(三)

对于JVM大家知道几种呢?除了java开发常用的HotSpot外,其实还有另外两种JVM的存在。只做简单的了解即可。

1. Sun公司   HotSpot Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.192-b12, mixed mode)

2. BEA JRockit

3. IBM J9 VM

本文介绍的是HotSpot的栈,堆和方法区。

一:栈、堆、方法区存储的内容及特点

      栈:

           存放局部变量

           先进后出,自下而上存储

           方法执行完毕,自动释放空间

           顺序存储的栈称为顺序栈;链式存储的栈称为链式栈。

           每个线程包含一个栈区,每个栈中的数据都是私有的

           不存在垃圾回收问题

     堆:

         存放new出来的对象,数组

         JVM只有一个堆区被所有线程共享

         需要垃圾回收器来回收

     方法区(静态区):

        存放类的信息,static变量,字符串常量等

         被所有线程共享

二. 具体知识点:

       栈是一种先进后出的数据结构,其特殊之处在于只允许在链接串行或者阵列的 一端进行插入、删除操作。我们把允许插入和删除的一端成为栈顶,另一端称为栈底,不含任何元素的栈称为空栈。

 程序 = 数据结构 + 算法

栈:数据结构,先进先出。

队列:先进后出(FIFO:First Input First Output)

栈内存,主管程序的运行,生命周期和线程同步;线程结束,栈内存释放,对于栈来说,不存在垃圾回收问题

栈可以存储8大基本类型,对象引用,实例的方法。当程序出现栈溢出会报错:StackOverflowError,程序递归调用时最容易发生的错误。

堆:

      堆用来存放由new创建的对象和数组。 在堆中分配的内存,由JVM虚拟机的自动垃圾回收器来管理。  在堆中产生了一个数组或对象后,还可以在栈中定义一个特殊的变量,让栈中这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址,栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量。

 引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称,以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。引用变量就相当于是为数组或者对象起的一个名称。

引用变量是普通的变量,定义时在栈中分配,引用变量在程序运行到其作用域之外后被释放。而数组和对象本身在堆中分配,即使程序运行到使用 new 产生数组或者对象的语句所在的代码块之外,数组和对象本身占据的内存不会被释放,数组和对象在没有引用变量指向它的时候,才变为垃圾,不能在被使用,但仍然占据内存空间不放,在随后的一个不确定的时间被垃圾回收器收走(释放掉)。这也是JAVA占内存的原因。

实际上,栈中的变量指向堆内存中的变量,这就是JAVA中的指针!

堆的优势是可以动态地分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器,因为它是在运行时动态分配内存的,Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。 

缺点是,由于要在运行时动态分配内存,存取速度较慢。

JDK7及其以前的版本中堆内存通常被分为三块区域:新生区,养老区,永久存储区。

刚被创建出来的对象首先被放到伊甸园区,假设存活期超过两个幸存区之后就会被转移到养老区中,永久存储区中存放着对象的方法、变量等元数据信息。通过假设永久存储区内存不够。我们就会得到例如以下错误:java.lang.OutOfMemoryError:PermGen

而在JDK8中情况发生了明显的变化,就是普通情况下你都不会得到这个错误,原因在于JDK8中把存放元数据中的永久存储区从堆内存中移除,取而代之的是元空间。

永久代:

​ 我们常见的 "java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space "这个异常。这里的 “PermGen space”其实指的就是方法区。不过方法区和“PermGen space”又有着本质的区别。前者是 JVM 的规范,而后者则是 JVM 规范的一种实现,并且只有 HotSpot 才有 “PermGen space”。由于方法区主要存储类的相关信息,所以对于动态生成类的情况比较容易出现永久代的内存溢出。

元空间

​ 元空间的本质和永久代类似,都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存。因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制。

以下参数来指定元空间的大小: 

     -XX:MetaspaceSize,初始空间大小,达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载,同时GC会对该值进行调整:如果释放了大量的空间,就适当降低该值;如果释放了很少的空间,那么在不超过MaxMetaspaceSize时,适当提高该值。 

    -XX:MaxMetaspaceSize,最大空间,默认是没有限制的。 

idea中堆内存调优设置参数的demo

设置参数:


测试代码:

public static void main(String[] args) {
        String str = "abcdefghijkmnop";
        while(true){
            str += str + new Random().nextInt(8888888) + new Random().nextInt(8888888);
        }
}

运行结果:

方法区:

在方法区中,存储了每个类的信息(包括类的名称、方法信息、字段信息)、静态变量、常量以及编译器编译后的代码等。在Class文件中除了类的字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池,用来存储编译期间生成的字面量和符号引用。在方法区中有一个非常重要的部分就是运行时常量池,它是每一个类或接口的常量池的运行时表示形式,在类和接口被加载到JVM后,对应的运行时常量池就被创建出来。

当然并非Class文件常量池中的内容才能进入运行时常量池,在运行期间也可将新的常量放入运行时常量池中,比如String的intern方法。虽然JVM规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分, 但它却有个别名non-heap(非堆)。

栈 + 堆 + 方法区:交互关系。
JVM内存的具体分析我还需要多多学习。不足之处望小伙伴们留言指正,望不吝赐教,万分感谢。。。
 

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