JVM内存模型

本文详细介绍了Java内存模型的组成,包括年轻代、终生代和永久代,并解释了它们的作用及如何影响垃圾回收过程。此外还介绍了如何通过JVM参数调整内存分配。

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Java 的内存模型由3个代组成,各个代的默认排列有如下图(适用JDK1.4.*  到 JDK6):



 

 
Java 的内存模型分为
Young(年轻代)
Tenured(终身代)
Perm(永久代)

有些旧版本也叫作
New
Old
Perm

叫法不同,表达的意思却是基本相同。

注意Young(年轻代)还可以分为Eden区和两个Survivor区(from和to,这两个Survivor区大小严格一至),新的对象实例总是首先放在Eden区,Survivor区作为Eden区和 Tenure(终生代)的缓冲,可以向 Tenure(终生代)转移活动的对象实例。
Tenure(终生代)中存放生命周期长久的实例对象,但并不是如它的名字那样是终生的,里面的对象照样会被回收掉。
Young和Tenure共同组成了堆内存。

Perm(永久代)则是非堆内存的组成部分。主要存放加载的Class类级对象如class本身,method,field等等。

有同学可能已经注意到了,每个代都有的Virtual区又是什么?

我们知道有一些参数可以影响以上各代的大小。
在JVM启动时,就已经保留了固定的内存空间给Heap内存,这部分内存并不一定都会被JVM使用,但是可以确定的是这部分保留的内存不会被其他进程使用。这部分内存大小由 -Xmx
参数指定。

而另一部分内存在JVM启动时就分配给JVM,作为JVM的初始Heap内存使用。影响这个的参数是 -Xms ,如果 -Xms 指定的值比-Xmx 的小,那么两者的差值就是Virtual内存值。随着程序的运行,Eden区、 Tenured区和Perm区会逐渐使用保留的Virtual空间。

如果没有具体指定,初始和最大堆内存将根据机器的内存计算得出。参数DefaultInitialRAMFraction 和 DefaultMaxRAMFraction 会影响最终的结果,如下表所示:


Formula Default
initial heap size memory / DefaultInitialRAMFraction memory / 64
maximum heap size MIN(memory / DefaultMaxRAMFraction, 1GB) MIN(memory / 4, 1GB)

可以看到堆内存默认值最大不会超过1G。

JVM会根据堆内存的使用情况自动决定何时扩张和缩减实际堆内存的大小,可以用VM参数 -XX:MinHeapFreeRatio=<minimum> 和  -XX:MaxHeapFreeRatio=<maximum>
使用堆内存空闲百分比来定义,一般在32位机器上的默认值如下:

Parameter Default Value
MinHeapFreeRatio 40
MaxHeapFreeRatio 70
-Xms 3670k
-Xmx 64m


当空闲堆内存所占堆内存百分比低于40%,JVM就会试图扩张堆内存空间;当空闲堆内存所占堆内存百分比高于70%,JVM就会试图压缩堆内存空间。
ps:以上默认值在不同平台会有不同的值,如果是64位系统,这些值一般需要扩张30%,来容纳在64位系统下变大的对象。

加上-XX:NewRatio=3 意味着 young(年轻代) 和 tenured(终生代)的比率是1:3,也就是说,eden区和survivor区容量之和将占总堆内存的1/4。

加上-XX:SurvivorRatio=6
设置eden区和 其中一个survivor space的比率是1:6,也就是说,其中一个survivor space占年轻代1/8的容量 (可以想想为什么不是1/7)。

另外还有 -XX:NewSize   -XX:MaxNewSize
  指定年轻代的初始值和最大值。
32位系统下默认值如下:


Default Value Parameter Client JVM Server JVM
NewRatio 8 2
NewSize 2228K 2228K
MaxNewSize not limited not limited
SurvivorRatio 32 32

引自:http://longdick.iteye.com/blog/473866
延伸阅读:
图解JVM在内存中申请对象及垃圾回收流程
三种GC大揭秘
参考资料:
http://java.sun.com/javase/technologies/hotspot/gc/gc_tuning_6.html

 

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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