JVM:Java内存区域与内存溢出异常

运行时数据区域

  • 程序计数器(program counter register)
    存放指令的地址,用来指示下一条要执行的指令。为了线程切换后能回到之前的位置,所以程序计数器是线程私有的。如果执行的是Java方法,程序计数器存储指令的位置,如果执行的是native方法,则为空(undefined)。

  • Java虚拟机栈(JVM stack)
    描述方法执行的内存模型,用栈帧存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。局部变量表中包括基本数据类型、对象引用和returnAddress类型(指向一条字节码指令的地址,即方法执行结束后要返回的位置)。线程私有。

  • 本地方法栈(native method stack)
    作用与Java虚拟机栈一样,存放的是Native方法的内存模型。线程私有

  • Java堆(Java heap)
    存放所有对象的实例,在物理上可以是不连续的内存空间,是垃圾收集的主要区域。线程共享。

  • 方法区(method area)
    存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码。线程共享。

    • 运行时常量池(runtime constant pool)
      是方法区的一部分,存放已被加载的类信息。类信息包括版本、方法、接口,还有常量池(constant pool table),常量池中存放编译期生成的字面量和符号引用。
      运行时数据区域

HotSpot虚拟机对象探秘

创建对象

创建对象
  • 内存分配
    • 指针碰撞
      可分配的内存空间在一边,用过的在另一边,中间有指针作为分界点。需要分配内存时,指针就往可分配内存那边移动出足够的空间。
    • 空闲表
      虚拟机维护一个空闲表,表上记录哪些内存是可用的。当需要时,就从表上找到足够大的空间分配给对象。
  • 线程安全
    对象创建的行为是非常频繁的,仅仅是修改一个指针所指向的位置,在并发的情况下也不是线程安全的。可能会出现正在给对象A分配内存,指针还未修改,对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。
    • 对分配内存空间的动作进行同步处理。
    • 把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行,每个线程在Java堆中预先分配一小块内存,称为本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)。要分配内存时,就在那个线程的TLAB上分配。TLAB用完并分配新的TLAB时,才同步锁定。

对象的内存布局

对象内存布局

对象内存中包括对象头(Header)、实例数据(Instance Data)、对齐填充(Padding)。
对象头:

  • 自身运行时数据:哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。在32/64位的虚拟机中,此部分的数据的长度为32/64bit,被称为“Mark word”。
  • 类型指针:即对象指向它的类元数据的指针。虚拟机通过它来确定对象是那个类的实例。
  • 数组长度。如果对象是Java数组,那么还需要一块来记录数组长度。普通Java对象可通过元数据信息确定Java对象大小,数组的元数据无法确定数组的大小。

实例数据:存储代码程序中所定义的各种类型的字段内容,包括从父类继承的,和子类中定义的。

对象的访问定位

  • 句柄访问


    句柄访问

    从Java堆中分出一片内存作为句柄池,句柄中保存着指向实例池中的对象实例数据和方法区中的对象类型信息。
    优点:即使对象移动了(垃圾回收时很有可能会发生),只需改变句柄池中指向对象实例的地址即可,reference中存放的是稳定的句柄地址。

  • 直接指针访问


    直接指针访问

    对象实例数据中含有到对象类型数据的指针,reference中直接保存到对象实例的指针。
    优点:相较句柄访问,节省了一次指针定位的时间。

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