JVM内存模型剖析与优化

最新推荐文章于 2025-04-24 17:46:29 发布

tieguowei

最新推荐文章于 2025-04-24 17:46:29 发布

阅读量528

点赞数

文章标签： jvm java 开发语言

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_35314762/article/details/127246899

版权

一:JDK体系结构

二：JVM整体结构及内存模型

public class Math {
    public static final int initData = 666;
    public int compute(){
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c = (a+b)*10;
        return c;
    };
    public static void main(String[] args){
        Math math = new Math();
        math.compute();
    }
}

当我们执行main方法，jvm会在线程栈中分配一块空间。每一个线程独用栈，程序计数器，本地方法栈，不会共享。

通过程序计数器，虚拟机会一行一行的执行如下命令。

eg:

0: iconst_1 ->将int类型常量1压入操作数栈

1: istore_1 -> 将int类型值存入局部变量1

javap -c Math.class -> Math.txt 对class文件反编译

参照jvm指令手册：http://note.youdao.com/s/MVsjIxcH

直到进入一个新的方法入口，新的栈帧入栈，当前栈帧改变，又或者遇到返回指令或出现异常结束了方法，对应虚拟机出栈。

执行完毕局部变量销毁资源释放。

1: 堆，方法区是所有线程共享内存区域。

2: 栈，程序计数器，本地方法栈，线程私有，不会共享

3:方法区是JVM规范。1.8版本用元空间取代了1.7版本及以前的永久代。元数据区和永久代本质上都是方法区的实现。

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(也就是说jvm可以使用外边的内存)。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。

元空间存储：已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、JIT（just-in-time compilation）即时编译器编译后的代码等数据。

运行时常量池是方法区的一部分 Class文件中除了有类的版本/字段/方法/接口等描述信息外,还有一项信息是Class常量池 (Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用（通过 javap -v 类名.class即可反编译查看）这部分内容将类在加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

运行时常量池相对于Class文件常量池（Constant pool:）的另外一个重要特征就是具备动态性当然并非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。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。

4: 本地方法栈：为虚拟机使用到的Native方法服务。

栈：

用来存放基本数据类型：boolean、char、byte、short、int、long、float、double 引用类型变量时,栈（局部变量表）存储的是指向堆的内存地址（或者说对象引用），真正数据在堆内存中。

栈帧是什么？

栈帧（Stack Frame）是用于虚拟机执行时方法调用和方法执行时的数据结构，它是虚拟栈（特性FILO）的基本元素。

栈帧包含的内容有：

(1)局部变量表：

在编译时即可确定。存放方法参数和局部变量;它的基本单位为变量槽（slot）；它是有索引的，就像数组一样。从0开始，到表的最大索引，要注意的是，方法参数的个数 + 局部变量的个数 ≠ Slot的数量。因为Slot的空间是可以复用的，当pc计数器的值已经超出了某个变量的作用域时，下一个变量不必使用新的Slot空间，可以去覆盖前面那个空间。虚拟机是通过索引定位的方式使用局部变量表。

(2)操作数栈:

（1）做计算等操作临时的中转存放内存空间。

2）栈桢刚创建时，里面的操作数栈是空的。

（3）提供指令来让操作数栈对一些数据进行入栈操作，比如可以把局部变量表里的数据、实例的字段等数据入栈。

public int compute();

Code:

0: iconst_1 ->将int类型常量1压入操作数栈

1: istore_1 -> 将int类型值存入局部变量1

2: iconst_2 3: istore_2

(3) 动态链接：是在程序运行期间完成的将符号引用（Class常量池中的）替换为直接引用。

(4) 方法返回地址：

当执行遇到返回指令，会将返回值传递给上层的方法调用者，这种退出的方式称为正常完成出口当执行遇到异常，并且当前方法体内没有得到处理，就会导致方法退出，此时是没有返回值的，称为异常完成出口。返回地址要通过异常处理器表来确定。

5: 字符串常量池

JVM为了提高性能和减少内存开销，在实例化字符串常量的时候为字符串开辟一个字符串常量池。

字符串常量池位置：

Jdk1.6及之前：有永久代, 运行时常量池在永久代，运行时常量池包含字符串常量池 Jdk1.7：有永久代，字符串常量池从永久代里的运行时常量池分离到堆里

Jdk1.8及之后：无永久代，运行时常量池在元空间（方法区），字符串常量池里依然在堆里

创建字符串常量时，首先查询字符串常量池是否存在该字符串（可类比缓存池）存在该字符串，返回引用实例，不存在，实例化该字符串并放入池中！

三：JVM内存参数设置

Spring Boot程序的JVM参数设置格式(Tomcat启动直接加在bin目录下catalina.sh文件里)： java ‐Xms2048M ‐Xmx2048M ‐Xmn1024M ‐Xss512K -XX:MetaspaceSize=256M ‐XX:MaxMetaspaceSize=256M ‐jar microservice‐eurek a‐server.jar

关于元空间的JVM参数有两个：-XX:MetaspaceSize=N和 -XX:MaxMetaspaceSize=N

-XX：MaxMetaspaceSize：设置元空间最大值，默认是-1，即不限制，或者说只受限于本地内存大小。

-XX：MetaspaceSize：指定元空间触发Fullgc的初始阈值(元空间无固定初始大小)，以字节为单位，默认是21M. 达到该值就会触发full gc进行类型卸载，同时收集器会对该值进行调整：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-XX：MaxMetaspaceSize（如果设置了的话）的情况下，适当提高该值。

由于调整元空间的大小需要Full GC,如果应用在启动的时候发生大量Full GC，通常都是由于永久代或元空间发生了大小调整，基于这种情况，一般建议在JVM参数中将MetaspaceSize和MaxMetaspaceSize设置成一样的值，并设置得比初始值要大，对于8G物理内存的机器来说，一般我会将这两个值都设置为256M。

-Xss 栈线程设置越小count值越小，说明一个线程栈里能分配的栈帧就越少，但是对JVM整体来说能开启的线程数会更多