JDK1.8 JVM記憶體模型

一、JDK1.8 JVM記憶體模型概覽

這裡介紹的是JDK1.8 JVM記憶體模型。1.8同1.7比，最大的差別就是：中繼資料區取代了永久代。元空間的本質和永久代類似，都是對JVM規範中方法區的實現。不過元空間與永久代之間最大的區別在於：中繼資料空間並不在虛擬機器中，而是使用本地記憶體。 二、各地區介紹 1. 程式計數器

每個線程一塊，指向當前線程正在執行的位元組碼代碼的行號。如果當前線程執行的是native方法，則其值為null。 2. Java虛擬機器棧

線程私人，每個線程對應一個Java虛擬機器棧，其生命週期與線程同進同退。每個Java方法在被調用的時候都會建立一個棧幀，併入棧。一旦完成調用，則出棧。所有的的棧幀都出棧後，線程也就完成了使命。 3. 本地方法棧

功能與Java虛擬機器棧十分相同。區別在於，本地方法棧為虛擬機器使用到的native方法服務。不多說。 4. 堆

堆是JVM記憶體佔用最大，管理最複雜的一個地區。其唯一的用途就是存放對象執行個體：所有的對象執行個體及數組都在對上進行分配。1.7後，字串常量池從永久代中剝離出來，存放在堆中。堆有自己進一步的記憶體分塊劃分，按照GC分代收集角度的劃分請參見上圖。 4.1 堆空間記憶體配置（預設情況下） 老年代 ： 三分之二的堆空間 年輕代 ： 三分之一的堆空間
eden區： 8/10 的年輕代空間 survivor0 : 1/10 的年輕代空間 survivor1 : 1/10 的年輕代空間

命令列上執行如下命令，查看所有預設的jvm參數

java -XX:+PrintFlagsFinal -version

輸出

輸出有大幾百行，這裡只取其中的兩個有關聯的參數

[Global flags]    uintx InitialSurvivorRatio                      = 8                                   {product}    uintx NewRatio                                  = 2                                   {product}    ... ...java version "1.8.0_91"Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_91-b14)Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.91-b14, mixed mode)

參數解釋

參數	作用
-XX:InitialSurvivorRatio	新生代Eden/Survivor空間的初始比例
-XX:Newratio	Old區 和 Yong區 的記憶體比例

一道推算題

預設參數下，如果僅給出eden區40M，求堆空間總大小

根據比例可以推算出，兩個survivor區各5M，年輕代50M。老年代是年輕代的兩倍，即100M。那麼堆總大小就是150M。 4.2 字串常量池

JDK1.7 就開始“去永久代”的工作了。 1.7把字串常量池從永久代中剝離出來，存放在堆空間中。 a. jvm參數配置

-XX:MaxPermSize=10m-XX:PermSize=10m-Xms100m-Xmx100m-XX:-UseGCOverheadLimit

b. 測試代碼

public class StringOomMock {    public static void main(String[] args) {        try {            List<String> list = new ArrayList<String>();            for (int i = 0; ; i++) {                System.out.println(i);                list.add(String.valueOf("String" + i++).intern());            }        } catch (java.lang.Exception e) {            e.printStackTrace();        }    }}

c. jdk1.6 下的運行結果

jdk1.6 環境下是永久代OOM

153658153660Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space    at java.lang.String.intern(Native Method)    at com.jd.im.StringOomMock.main(StringOomMock.java:17)

d. jdk1.7 下的運行結果

jdk1.7 下是堆OOM，並且伴隨著頻繁的FullGC， CPU一直高位運行

2252792225279422527962252798*** java.lang.instrument ASSERTION FAILED ***: "!errorOutstanding" with message can't create name string at ../../../src/share/instrument/JPLISAgent.c line: 807Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space    at java.nio.CharBuffer.wrap(CharBuffer.java:369)    at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(StreamEncoder.java:265)    at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(StreamEncoder.java:125)    at java.io.OutputStreamWriter.write(OutputStreamWriter.java:207)    at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(BufferedWriter.java:129)    at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:526)    at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:597)    at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:736)    at com.jd.im.StringOomMock.main(StringOomMock.java:16)

e. jdk1.8 下的運行結果

jdk1.8的運行結果同1.7的一樣，都是堆空間OOM。

223689822369002236902Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space    at java.lang.Integer.toString(Integer.java:403)    at java.lang.String.valueOf(String.java:3099)    at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:597)    at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:736)    at com.jd.im.StringOomMock.main(StringOomMock.java:16)

5. 中繼資料區

中繼資料區取代了1.7版本及以前的永久代。中繼資料區和永久代本質上都是方法區的實現。方法區存放虛擬機器載入的類資訊，靜態變數，常量等資料。
中繼資料區OOM測試： a. jvm參數配置

-XX:MetaspaceSize=8m -XX:MaxMetaspaceSize=50m

b. 測試代碼

藉助cglib架構產生新類。

public class MetaSpaceOomMock {    public static void main(String[] args) {        ClassLoadingMXBean loadingBean = ManagementFactory.getClassLoadingMXBean();        while (true) {            Enhancer enhancer = new Enhancer();            enhancer.setSuperclass(MetaSpaceOomMock.class);            enhancer.setCallbackTypes(new Class[]{Dispatcher.class, MethodInterceptor.class});            enhancer.setCallbackFilter(new CallbackFilter() {                @Override                public int accept(Method method) {                    return 1;                }                @Override                public boolean equals(Object obj) {                    return super.equals(obj);                }            });            Class clazz = enhancer.createClass();            System.out.println(clazz.getName());            //顯示數量資訊（共載入過的類型數目，當前還有效類型數目，已經被卸載的類型數目）            System.out.println("total: " + loadingBean.getTotalLoadedClassCount());            System.out.println("active: " + loadingBean.getLoadedClassCount());            System.out.println("unloaded: " + loadingBean.getUnloadedClassCount());        }    }}

c. 運行輸出：

jvm.MetaSpaceOomMock$$EnhancerByCGLIB$$567f7ec0total: 6265active: 6265unloaded: 0jvm.MetaSpaceOomMock$$EnhancerByCGLIB$$3501581btotal: 6266active: 6266unloaded: 0Exception in thread "main" net.sf.cglib.core.CodeGenerationException: java.lang.reflect.InvocationTargetException-->null    at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.generate(AbstractClassGenerator.java:345)    at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.generate(Enhancer.java:492)    at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator$ClassLoaderData$3.apply(AbstractClassGenerator.java:93)    at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator$ClassLoaderData$3.apply(AbstractClassGenerator.java:91)    at net.sf.cglib.core.internal.LoadingCache$2.call(LoadingCache.java:54)    at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266)    at net.sf.cglib.core.internal.LoadingCache.createEntry(LoadingCache.java:61)    at net.sf.cglib.core.internal.LoadingCache.get(LoadingCache.java:34)    at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator$ClassLoaderData.get(AbstractClassGenerator.java:116)    at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.create(AbstractClassGenerator.java:291)    at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.createHelper(Enhancer.java:480)    at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.createClass(Enhancer.java:337)    at jvm.MetaSpaceOomMock.main(MetaSpaceOomMock.java:38)Caused by: java.lang.reflect.InvocationTargetException    at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source)    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)    at net.sf.cglib.core.ReflectUtils.defineClass(ReflectUtils.java:413)    at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.generate(AbstractClassGenerator.java:336)    ... 12 moreCaused by: java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace    at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:763)    ... 17 more

如果是1.7的jdk，那麼報OOM的將是PermGen地區。 6. 直接記憶體

jdk1.4引入了NIO，它可以使用Native函數庫直接分配堆外記憶體。