【理解JVM】JVM内存管理(1)

1.1 内存结构

 

1、两个子系统：Class loader子系统和Execution engine(执行引擎)子系统

（1）Class loader子系统

根据给定的全限定名类名(如java.lang.Object)来装载class文件的内容到Runtime data area中的method area(方法区域)

（2）Execution engine子系统

执行classes中的指令。任何JVM specification实现(JDK)的核心都是Execution engine

 

2、两个组件：Runtime data area(运行时数据区域)组件和Native interface(本地接口)组件

（1）Native interface组件

与native libraries交互，是与其它编程语言交互的接口。当调用native方法的时候，就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界。

（2）Runtime Data Area组件——JVM的内存

Heap(堆)：一个Java虚拟实例中只存在一个堆空间，用于存储对象实例及数组值，可以认为Java中所有通过new创建的对象的内存都在此分配，其大小可以通过-Xmx和-Xms来控制。

 

堆被划分为新生代和旧生代，新生代又被进一步划分为Eden和Survivor区，Survivor由S0和S1组成。新建的对象都是用新生代分配内存；旧生代用于存放新生代中经过多次垃圾回收仍然存活的对象

Method Area(方法区域)：被装载的class的信息存储在Method area的内存中。当虚拟机装载某个类型时，它使用类装载器定位相应的class文件，然后读入这个class文件内容并把它传输到虚拟机中。在Sun JDK中这块区域对应 Permanent Space，又称永久代。

可能抛出异常： java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

 

Java Stack(java的栈)：虚拟机只会直接对Java stack执行两种操作：以帧为单位的压栈或出栈，Java栈为线程私有，当方法运行完毕，对应的栈帧所占用内存自动释放。可以通过-Xss来指定大小。

可能抛出异常： StackOverflowError

 

Program Counter(程序计数器)：每一个线程都有它自己的PC寄存器，也是该线程启动时创建的。PC寄存器的内容总是指向下一条将被执行指令的地址。

Native method stack(本地方法栈)：保存native方法进入区域的地址，用于支持native方法的执行，存储了每个native方法调用的状态。当一个线程调用本地方法时，它就不再受到虚拟机关于结构和安全限制方面的约束，它既可以访问虚拟机的运行期数据区，也可以使用本地处理 器以及任何类型的栈。

 

1.2 内存分配

1、堆(Heap)和非堆(Non-heap)内存

堆：就是Java代码可及的内存，是留给开发人员使用的。

非堆：就是JVM留给自己用的，所以方法区、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(如运行时常数池、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、堆内存分配

JVM初始分配的内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64；JVM最大分配的内存由-Xmx指定，默认是物理内存的1/4。默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制；空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到-Xms的最小限制。因此服务器一般设置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC后调整堆的大小。

3、非堆内存分配

JVM使用-XX:PermSize设置非堆内存初始值，默认是物理内存的1/64；由XX:MaxPermSize设置最大非堆内存的大小，默认是物理内存的1/4。

4、JVM内存限制(最大值)

首先JVM内存限制于实际的最大物理内存，假设物理内存无限大的话，JVM内存的最大值跟操作系统有很大的关系。简单的说就32位处理器虽然可控内存空间有4GB,但是具体的操作系统会给一个限制，这个限制一般是2GB-3GB（一般来说Windows系统下为1.5G-2G，Linux系统下为2G-3G），而64bit以上的处理器就不会有限制了。