JVM(二): 内存架构下

这是我参与11月更文挑战的第9天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战

堆

特点:

虚拟机管理的内存最大的一块
所有线程共享(TLAB例外)
虚拟机启动时创建
唯一目的事存放对象实例
垃圾收集器的主要区域
GC堆。分代收集算法。细分为新生代和老年代，新生代分为Eden空间， From Survivor空间， To Survivor空间。
物理存储上不连续的，逻辑上连续的，大小可调节的(-Xms和-Xmx空间)
方法结束后，堆中内存不会马上移除仅仅在垃圾回收的时候才移除
如果在堆中没有内存完成实例分配，并且无法扩展，抛出OutOfMemoryError异常。

设置堆空间大小

-Xmx20m -Xms5m

分类

年轻代 Eden surivivor0 surivivor1

老年代 old

young Gen: 年轻代主要存放新创建的对象，内存大小相对比较小，垃圾收集比较频繁，分成1个 Eden和2个Survivor
Tenured Gen: 存放JVM认为生命周期比较长的对象，内存大小相对比较大，垃圾回收也没那么频繁

-XX:NewRatio=2 // 新生代占堆的1/3
-XX:SurvivorRatio=8 // Survivor占新生代的1/8

对象分配过程

new的对象先放在Eden区
当Eden区填满时，需要创建对象， JVM垃圾回收器对Eden进行垃圾回收(Minor GC)，将Eden区不再被其他对象引用的对象销毁，加载新的对象到Eden区
将剩余的对象移动到S0 区
如果再触发垃圾回收，上次S0区的如果没有回收，放到S1区
如果再次垃圾回收，此时会重新返回S0区，接着再去S1区
如果累计次数到达默认15次，就会进入Tenured区。参数是-XX:MaxTenuringThreshold = N
Tenured内存不足，会再次触发GC: Major GC 进行Tenured区的清理，如果执行了Major GC，仍然没法保存对象，就会报OMM异常。

堆GC

GC分两种: 一种是部分收集器Partial GC，一种是整堆GCFull GC

部分收集器: 不完整的堆收集, 分为

新生代收集 Minor GC / Young GC
老年带收集 Major GC/ Old GC(CMS GC 单独回收老年代)
混合收集 Mixed GC 收集整个新生代及老年代 G1混合回收

整堆回收 Full GC: 收集整个java堆和方法区的垃圾回收器

年轻代GC触发条件:

年轻代空间不足，这里指的是Eden满, Survivor不满
Minor GC 会引发STW

老年代GC(Major GC)触发条件:

老年代空间不足，尝试触发MinorGC, 如果还是不足，触发Major GC，如果Major GC ，内存还不足，OOM， Major GC速度比Minor GC慢10倍

Full GC 触发:

调用System.gc()，不是立刻执行
老年代空间不足
方法区空间不足

元空间

本地内存，存储类的元信息。

-XX:MetaspaceSize //初始空间大小，达到该值会触发垃圾回收进行类型卸载，GC也会对该值进行调整，如果释放了大量空间，就适当降低，如果释放了很少空间， 就在不超过MaxMetaspaceSize时， 适当提高该值
    
-XX:MaxMetaspaceSize // 最大空间, 默认没有限制， 最大可利用空间就是整个系统的内存可用空间， 没有设置，就可能导致空间不断扩展，导致内存不足， 出现swap内存被耗尽， 进程直接被kill掉。如果设置了， 当剩余空间不足时， 会抛出OutOfMemoryError
    
-XX:MinMetaspaceFreeRatio //GC后最小的metaspace剩余空间容量的百分比， 减少为分配空间所导致的垃圾收集
-XX:MaxMetaspaceFreeRatio //GC后最大的metaspace剩余空间容量的百分比，减少为释放空间导致的垃圾收集

jps
jinfo -flag MetaspaceSize pid

方法区

存储被虚拟机加载的类型信息，常量，静态常量，即时编译器编译后的代码缓存数据。元空间和永久代是方法区具体的落地实现。

线程共享
JVM启动创建，物理内存可以不连续
大小可以选择固定大小或动态变化
决定了可以保存多少类

常量池

字节码文件内部包含了常量池
方法区内部包含了运行时常量池

常量池存放编译期间生成的各种字面量和符号引用

运行时常量池是常量池表在运行时的表现形式。

直接内存

堆外内存，通过存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为内存的引用进行操作。

改善了堆过大时垃圾回收效率，减少停顿， FullGC 会扫描堆内存，回收效率和堆大小成正比
减少了Native堆和JVM堆拷贝过程
可以突破JVM内存限制

-XX:MaxDirectMemorySize //不去指定默认和堆最大值一样

越过DirectByteBuffer直接通过反射获取Unsafe类进行内存分配，如果使用DirectByteBuffer分配内存会抛出内存溢出异常，但是抛出时并没有真正向操作系统申请分配内存，而是计算得知无法分配就直接抛出异常，真正分配方法是Unsafe::allocateMemory