JVM内存模型

Java对象创建与垃圾回收详解

比如在代码运行过程中 我们 new Student() 对象

1. 是否加载过该类的Class对象

加载过:分配内存,创建该类的对象

没加载过:使用双亲委派机制加载该类的字节码文件并且变为Class对象存放到 方法区中,校验该字节码文件是否正确,解析字节码文件并且静态方 法和静态参数的引用放到方法区,初始化参数(对象为null,bool为 false等),静态对象创建对象并且放到堆内存。

2. 分配内存

分析内存逃逸:比如执行的该方法中内存是只在这个方法中引用,运行完了该方法这个对象的生命周期就完成了那么就会给栈中分配内存(栈满了就会发生full gc)

堆中分配内存: 计算该对象大小,如果内存中是比较完整使用指针碰撞,将指针移动对象大小的位置分配内存,这样适用于标记-复制算法。如果是不连续的那么就只能使用一个列表标记那个区域是可以用的并且在该列表中找到适合Student对象大小的内存分配,适用于标记-清楚算法

分配过程中可能有线程安全问题:jvm使用cas自旋和每个线程都分配一个小的堆空间(类似于ThreedLocal)默认大小是Eden的1%

3. 初始化

将对象中的属性赋值

4. 分配内存时的垃圾回收

分配内存时如果Eden区满了就会对年轻代进行垃圾回收,这段时间会发生STW但是因为没有对老年代回收所以时间比较短,用户感知不太出来停顿,将收集到的Eden和没空的S区对象都放到另外一块空的S区,并且如果对象大于Eden的50%就会直接放到老年代,

在发生young gc时:比如最大分代年龄此时是 14,那么年龄为 1 + 2 + 3 + 5这是这几代的对象相加就已经超过s区的50%,那么就会将第六代到第14代对象放到老年代。如果Eden区中一批对象大于S区其中一块的50%就会直接放到老年代。在每次young gc时老年代都会计算如果当前年轻代大小是否大于老年代的可用空间,如果大于那么就会判断是否大于之前每次放到老年代的平均值(默认开启,可以使用参数设置),都成立的话就会发生full gc

5. 垃圾回收

jdk8默认:parallel

jdk9开始默认 G1

parallel是多线程收集的,

还有 parNew(年轻代)+ CMS(老年代)算法

G1推荐大内存情况下使用,可以指定最大停顿时间,提高用户体验减少单次gc停顿时间

JVMJava Virtual Machine)即Java虚拟机,是一种用于计算设备的规范,它是一个虚构出来的计算机,通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现 [^1]。JVM内存模型主要包含以下几个部分: ### 程序计数器 程序计数器用于记录当前执行的指令地址。如果程序执行的是一个Java方法,计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令地址;若正在执行的是一个本地(native,由C语言编写完成)方法,则计数器的值为Undefined。由于它只是记录当前指令地址,不存在内存溢出的情况,是所有JVM内存区域中唯一一个没有定义OutOfMemoryError的区域 [^5]。 ### JavaJava堆是Java代码可及的内存,是留给开发人员使用的。堆用于存储对象实例及数组值,Java中所有通过new创建的对象的内存都在此分配,堆区由所有线程共享。Heap中对象所占用的内存由GC进行回收。在32位操作系统上最大为2GB,在64位操作系统上则没有限制,其大小可通过 -Xms 和 -Xmx 来控制。-Xms 为JVM启动时申请的最小Heap内存,默认为物理内存的1/64但小于1GB;-Xmx 为JVM可申请的最大Heap内存,默认为物理内存的1/4但小于1GB。默认当空余堆内存小于40%时,JVM会增大Heap到 -Xmx 指定的大小,可通过 -XX:MinHeapFreeRatio= 来指定这个比例;当空余堆内存大于70%时,JVM会减小Heap的大小到 -Xms 指定的大小,可通过 -XX:MaxHeapFreeRatio= 来指定这个比例。对于运行系统而言,为避免在运行时频繁调整Heap的大小,通常将 -Xms 和 -Xmx 的值设成一样 [^2][^3]。 ### 非堆(Non - Heap) 非堆是JVM留给自己用的,方法区、JVM内部处理或优化所需的内存 (如JIT编译后的代码缓存)、每个类结构 (如运行时常量池、字段和方法数据)以及方法和构造方法的代码都在非堆内存中 [^2]。 ### Java虚拟机栈 Java虚拟机栈是描述Java方法运行过程的内存模型。它会为每一个即将运行的Java方法创建“栈帧”,用于存储该方法在运行过程中所需要的一些信息,包括局部变量表(存放基本数据类型变量、引用类型的变量、returnAddress类型的变量)、操作数栈、动态链接、当前方法的常量池指针、当前方法的返回地址、方法出口等信息 [^4]。 ### 示例代码展示栈帧概念 ```java public class StackFrameExample { public static int add(int a, int b) { int result = a + b; return result; } public static void main(String[] args) { int x = 5; int y = 3; int sum = add(x, y); System.out.println("Sum: " + sum); } } ``` 在上述代码中,`main` 方法和 `add` 方法在执行时,Java虚拟机栈会分别为它们创建栈帧,用于存储各自运行过程中的信息。
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