JAVA的記憶體模型及結構

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所有的Java開發人員可能會遇到這樣的困惑？我該為堆記憶體設定多大空間呢？OutOfMemoryError的異常到底涉及到運行時資料的哪塊地區？該怎麼解決呢？

Java記憶體模型

Java記憶體模型在JVM specification, Java SE 7 Edition, and mainly in the chapters “2.5 Runtime Data Areas” and “2.6 Frames”中有詳細的說明。對象和類的資料存放區在3個不同的記憶體地區：堆（heap space）、方法區（method area）、本地區（native area）。

堆記憶體存放對象以及數組的資料，方法區存放類的資訊（包括類名、方法、欄位）、靜態變數、編譯器編譯後的代碼，本地區包含線程棧、本地方法棧等存放線程

 

方法區有時被稱為持久代（PermGen）。

所有的對象在執行個體化後的整個運行周期內，都被存放在堆記憶體中。堆記憶體又被劃分成不同的部分：伊甸區(Eden)，倖存者地區(Survivor Sapce)，老年代（Old Generation Space）。

方法的執行都是伴隨著線程的。原始類型的本地變數以及引用都存放線上程棧中。而引用關聯的對象比如String，都存在在堆中。為了更好的理解上面這段話，我們可以看一個例子：

01	import java.text.SimpleDateFormat;

02	import java.util.Date;

03

04	import org.apache.log4j.Logger;

05

06	public class HelloWorld {

07	private static Logger LOGGER = Logger.getLogger(HelloWorld.class.getName());

08

09	public void sayHello(String message) {

10	SimpleDateFormat formatter = new SimpleDateFormat("dd.MM.YYYY");

11	String today = formatter.format(new Date());

12	LOGGER.info(today + ": " + message);

13

}

14

}

這段程式的資料在記憶體中的存放如下：

通過JConsole工具可以查看運行中的Java程式（比如Eclipse）的一些資訊：堆記憶體的分配，線程的數量以及載入的類的個數；

  Java記憶體結構

這裡有一份極好的白皮書：Memory Management in the Java HotSpot Virtual Machine。它描述了記憶體回收(GC)觸發的記憶體自動管理。Java的記憶體結構包含如下部分：

堆記憶體

堆記憶體同樣被劃分成了多個地區：

• 包含伊甸（Eden）和倖存者地區(Survivor Sapce)的新生代（Young generation）
• 老年代（Old Generation）

不同地區的存放的對象擁有不同的生命週期：

• 建立（New）或者短期的對象存放在Eden地區；
• 倖存的或者中期的對象將會從Eden地區拷貝到Survivor地區；
• 始終存在或者長期的對象將會從Survivor拷貝到Old Generation；

生命週期來劃分對象，可以消耗很短的時間和CPU做一次小的記憶體回收（GC）。原因是跟C一樣，記憶體的釋放（通過銷毀對象）通過2種不同的GC實現：Young GC、Full GC。

為了檢查所有的對象是否能夠被銷毀，Young GC會標記不能銷毀的對象，經過多次標記後，對象將會被移動到老年代中。

哪兒的OutOfMemoryError

對記憶體結構清晰的認識同樣可以協助理解不同OutOfMemoryErrors：

Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

原因：對象不能被分配到堆記憶體中

Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

原因：類或者方法不能被載入到老年代。它可能出現在一個程式載入很多類的時候，比如引用了很多第三方的庫；

Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit

原因：建立的數組大於堆記憶體的空間

Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: request <size> bytes for <reason>. Out of swap space?

原因：分配本地分配失敗。JNI、本地庫或者Java虛擬機器都會從本地堆中分配記憶體空間。

Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: <reason> <stack trace>（Native method）

原因：同樣是本地方法記憶體配置失敗，只不過是JNI或者本地方法或者Java虛擬機器發現；

JAVA的記憶體模型及結構