一.概述
对于 Java 程序员来说,在虚拟机自动内存管理机制下,不再需要像C/C++
程序开发程序员这样为每一个 new
操作去写对应的 delete
/free
操作,不容易出现内存泄漏和内存溢出问题。正是因为 Java 程序把内存控制权利交给 JVM
虚拟机。一旦出现内存泄漏和溢出方面的问题,如果不了解虚拟机是怎样使用内存的,那么排查错误将会是一个非常艰巨的任务。
二. 运行时数据区域划分
JVM
虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它管理的内存划分成若干个不同的数据区域。
JDK 1.8
之前分为:线程共享(Heap
堆区、Method Area
方法区)、线程私有(虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器)JDK 1.8
以后分为:线程共享(Heap
堆区、MetaSpace
元空间)、线程私有(虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器)
而且在JDK 1.8以后把 MetaSpace
元空间放在了本地内存中。因为JDK 1.7是一个过渡版本,所以下图只展示JDK 1.6和JDK 1.8,如图所示:
三.堆(Heap)
Heap
堆是JVM
所管理的内存中最大的一块区域,被所有线程共享的一块内存区域。堆区中存放对象实例,“几乎”所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。
新生代、老年代
Heap
堆是垃圾收集器GC
(Garbage Collected
)管理的主要区域,因此堆区也被称作GC
堆(Garbage Collected Heap
)。从垃圾回收的角度,由于现在收集器基本都采用分代垃圾收集算法,所以 JVM
中的堆区往往进行分代划分,例如:新生代 和 老年代。目的是更好地回收内存,或者更快地分配内存。如下图所示:
Heap
堆区中的新生代、老年代的空间分配比例,可以通过java -XX:+PrintFlagsFinal -version
命令查看:
输出结果结果分析
InitialSurvivorRatio = 8
新生代
Young(Eden/Survivor)
空间的初始比例 = 8:代表Eden
占新生代空间的80%
;
uintx NewRatio = 2
老年代
Old
/ 新生代Young
的空间比例 = 2 : 代表老年代Old
是新生代Young
的2倍
因为新生代是由 Eden + s0 + s1
组成的,所以按照上述默认比例,如果 Eden
区内存大小是 40M,那么两个 Survivor 区就是 5M,整个新生代区就是 50M,然后可以算出 Old 区内存大小是 100M,堆区总大小就是 150M。
创建对象的内存分配
我们首先通过代码在Heap堆区创建对象。不断的生成新的字符串,快速的消耗内存:
public class Test {
static String base = "HelloWord";
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
for (int i=0;i< Integer.MAX_VALUE;i++){
String str = base + base;
base = str;
list.add(str.intern());
}
}
}
创建一个新对象,在堆中的分配内存。大部分情况下,对象会在 Eden
区生成,当 Eden
区装填满的时候,会触发 Young Garbage Collection
,即 YGC
垃圾回收的时候,在 Eden
区实现清除策略,没有被引用的对象则直接回收。依然存活的对象会被移送到 Survivor
区。Survivor
区分为 s0
和 s1
两块内存区域。每次 YGC
的时候,它们将存活的对象复制到未使用的Survivor
空间(s0
或 s1
),然后将当前正在使用的空间完全清除,交换两块空间的使用状态。每次交换时,对象的年龄会加+1
。
如果 YGC
要移送的对象大于 Survivor
区容量的上限,则直接移交给老年代。一个对象也不可能永远呆在新生代,在 JVM
中 一个对象从新生代晋升到老年代的阈值默认值是 15
,可以在 Survivor
区交换 14 次之后,晋升至老年代。如下图完美诠释:
提示:
堆区最容易出现的就是
OutOfMemoryError
错误,这种错误的表现形式会有以下两种:
OutOfMemoryError: GC Overhead Limit Exceeded
: 当JVM
花太多时间执行垃圾回收,并且只能回收很少的堆空间时,就会发生此错误。OutOfMemoryError: Java heap space
:假如在创建新的对象时, 堆内存中的空间不足以存放新创建的对象, 就会引发此错误。此种情况,与配置的最大堆内存有关,且受制于物理内存大小。