JMM内存模型:创建对象在堆区如何分配内存

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GCGarbage 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 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 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(s0s1),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:

  1. OutOfMemoryError: GC Overhead Limit Exceeded 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。
  2. 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。

 

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