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【JVM】运行时数据区

article 2024/9/22 11:58:29

按照不同的数据分区进行存储（方法区、堆、栈、本地方法栈、程序计数器）。

程序计数器

作用：用来记录程序执行的指令的位置。

特点：内存空间小，运行速度快，是线程私有的（每个线程都有一个计数器），生命周期与线程同步，不会出现内存溢出，没有垃圾回收。

虚拟机栈

栈是运行单位，管理方法（Java自己写的方法）的运行。调用方法入栈，执行结束出栈（口语描述：一个方法对应一个栈帧，如果方法A中调用了方法B，那么方法B入栈，成为当前栈帧，也就是处于运行状态，运行结束后出栈，方法A成为当前栈帧）。栈是线程私有的。没有垃圾回收，存在内存溢出的可能。

栈溢出错误：

package javaException;

public class Demo {

    /*
        常见的异常：
            Error
                java.lang.OutOfMemoryError 内存溢出错误，程序无法解决
                java.lang..StackOverflowError 栈溢出错误，程序无法解决
    */

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println(sum(1000000)); // java.lang..StackOverflowError

    }

    public static int sum(int n ) {
        if (n == 1) {
            return 1;
        }
        return n + sum(n - 1);
    }

}

栈帧的构成

每个栈帧中存储着：

局部变量表(Local Variables)

局部变量表是一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量。对于基本数据类型的变量，则直接存储它的值，对于引用类型的变量，则存的是指向对象的引用。

操作数栈(Operand Stack)(或表达式栈)

栈最典型的一个应用就是用来对表达式求值。在一个线程执行方法的过程中，实际上就是不断执行语句的过程，而归根到底就是进行计算的过程。因此可以这么说，程序中的所有计算过程都是在借助于操作数栈来完成的。

方法返回地址(Retuen Address)(或方法正常退出或者异常退出的定义)

当一个方法执行完毕之后，要返回之前调用它的地方，因此在栈帧中必须保存一个方法返回地址。

    public void test() {
        int a = 10;
        int b = 5; // 局部变量表
        int c = a++ + b; // 运算 操作数栈
        //记录被调用方法的位置
    }

本地方法栈

管理运行本地方法的地方。

本地方法

native 关键字修饰的方法，没有方法体，它是C语言写的、系统库中提供的方法。例如 Object 中的 hashCode()、getClass()、clone()、notify()、notifyAll()、wait(long timeout)；Java语言是没有权力直接操作硬盘的，必须要经过操作系统，比如 FileInputStream 里面的 read0() 就是一个本地方法；Thread 中的 start0()等等······

是线程私有的。没有垃圾回收，存在内存溢出的可能。

堆

存放程序中产生的对象。是运行时数据区最大的一块空间，大小可以调节。线程是共享的。存在内存溢出的可能，会进行垃圾回收，并且是垃圾收集器重点回收区域。

堆空间分区

新生代：

伊甸园区：存放刚创建的对象。

幸存者1区：存放伊甸园区和另一个幸存者区经过垃圾回收后存活下来的对象。

幸存者2区：两个幸存者区可以交替使用，始终有一个区域是空闲的。

老年代：

存放生命周期长的/非常大的对象。经历过15次垃圾回收后依然存活的对象，就会被存放在老年代。

为什么要分区（代）？

将对象根据存活概率进行分类，对存活时间长的对象，放到固定区，从而减少扫描垃圾时间及 GC 频率。针对分类进行不同的垃圾回收算法，对算法扬长避短。

对象创建以及在内存分布过程

1.新创建的对象存放到伊甸园区。

2.垃圾回收时，将伊甸园区存活的对象移入到幸存者0区。

3.程序继续运行，再次创建的对象还是保存到伊甸园区。

4.下一次垃圾回收到来时，将伊甸园区和幸存者0区存活的对象移入到幸存者1区，交替反复执行。

5.当一个对象经历过15次垃圾回收后仍然存活，那么就将此对象移入到老年代。在对象头中有4个 byte 位用来记录回收次数。回收次数可以设置，但是最大值是15。

Minor GC：是针对新生代进行的垃圾回收。频繁回收新生代。

Major GC：是针对老年区进行的垃圾回收。较少回收老年代。

FULL GC：整堆收集，实际开发中要尽量避免整堆收集。什么时候会触发整堆收集，这个我们后面再说。

空间比例

老年代和老年代比例 2 : 1

伊甸园区和两个幸存者区比例 8 : 1 : 1

堆空间的参数设置

JVM调优就是根据程序实际运行的需要设置参数，调整各个区间比例大小。

官网地址:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html

        -XX:+PrintFlagsInitial 查看所有参数的默认初始值
        -Xms:初始堆空间内存
        -Xmx:最大堆空间内存
        -Xmn:设置新生代的大小
        -XX:MaxTenuringTreshold:设置新生代垃圾的最大年龄
        -XX:+PrintGCDetails 输出详细的 GC 处理日志

加入参数，Apply，然后ok：