JVM学习笔记一：内存管理

参考资料

本文参考：《深入理解Java虚拟机》作者周志明知识产权归作者所有

走近java

java组成部分：java语言、各平台虚拟机、Class文件结构、java api 类库、第三方类库
Jre包括jvm和api
java 未来展望：模块化、混合语言、多核并行、丰富语法、64位虚拟机

自动内存管理机制

PC程序计数器

PC：程序计数器，用于记录和控制下一条需要执行的字节码的位置，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复都需要依赖PC完成。
PC 是每个线程私有的，如果执行的是java方法，该值是字节码指令的地址，如果是native方法，该值是Undefined

Java虚拟机栈

JVM Stack 线程私有，用于存放栈帧 Frame 包括局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，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Stack可以动态扩展，扩展到无法申请到足够的内存时，抛出OutOfMemory'Error异常。-Xss 设置栈容量

Java堆

Heap 堆是线程共享用于分配对象实例 -Xms10m 初始大小 -Xmx20m 最大大小也包括线程私有的分配缓冲区 TLAB
方法区 Method Area 线程共享用于存储被JVM加载的类信息、常量、静态变量、JIT后的代码，又叫做非堆 Non-Heap，永久代，-XX:PermSize=64M JVM初始分配的非堆内存，-XX:MetaspaceSize，class metadata的初始空间配额，以bytes为单位，jdk1.7，符号引用(Symbols)转移到了native heap;字面量(interned strings)转移到了java heap;类的静态变量(class statics)转移到了java heap；在JDK8中,classe metadata(the virtual machines internal presentation of Java class),被存储在叫做Metaspace的native memory。

运行时常量池

常量池是方法区的一部分，由Class文件解析后完成。

DirectMemory 或 Native Memory

JDK1.4引入的NIO可以使用Native函数直接分配堆外内存，然后通过DirectByteBuffer对象对这块内存直接操作，避免了在Heap和NativeHeap直接来回复制数据，在设置-Xmx参数时要注意留出NativeMemory空间。

JDK1.6的intern方法把首次出现的字符串实例复制到永久代中，并返回已复制的实例引用

JDK1.7的intern方法不会再复制实例、而只是在常量池中记录首次出现的实例引用，因此intern返回的引用和调用者是同一个引用。

创建对象分配内存方式：

指针碰撞，移动已使用内存和空闲内存之间的指针，前提是已使用和空闲内存比较规整。
空闲列表，记录可用内存块及大小。
内存分配的同步问题：使用CAS + 失败重试保证内存分配的原子性，或利用TLAB，现在TLAB上分配，使用完分配新的TLAB时才需要同步
分配完成后内存空间全部初始化为零值

对象的内存布局

布局：对象头Header、实例数据Instance Data 对齐填充 Padding 疑问：为什么JVM对象地址要8字节对齐？
对象头包括MarkWord和类型指针，MarkWord 32bit or 64bit 包括哈希码、GC分代年龄、锁状态标记、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳
类型指针是非必须的、以来虚拟机实现、如果是Java数组、对象头还包括数组长度。
实例数据：父类变量在子类变量之前。CompactFields = true 子类较窄变量会插到父类变量的空隙之间。

对象的访问定位

使用句柄访问：在Java堆中划分出一块内存做句柄池 reference中存储的是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例地址和类型数据地址
使用对象指针访问：reference中存储的是对象地址，需要考虑的是对象布局中如何放置访问类型数据的指针

各种区域溢出现象

Java堆溢出 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError ava.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
使用Eclipse Memory Analyzer 进行分析，内存泄露查看泄露对象到GC Roots的引用链

Stack溢出 stack length unable to create new native thread

方法区和运行时常量池溢出提示PermGen space

DirectMemory溢出时明显的特征是dump文件中看不见明显的异常、文件很小，请检查是否有NIO调用。