JDK1.8 JVM运行时数据区域划分方式
目录
- 一、JDK1.8 JVM运行时数据区域概览
- 二、各区域介绍
- 1. 程序计数器
- 2. Java虚拟机栈
- 3. 本地方法栈
- 4. 堆
- 4.1 堆空间内存分配（默认情况下）
- 4.2 字符串常量池
- 5. 元数据区
- a. jvm参数配置
- b. 测试代码
- c. 运行输出
- 6. 直接内存
- 三、通过VM.native_memory观察各个区的内存占用
- 总结
一、JDK1.8 JVM运行时数据区域概览
这里介绍的是JDK1.8 JVM运行时内存数据区域划分。1.8同1.7比，最大的差别就是：元数据区取代了永久代。
元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元数据空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。
二、各区域介绍
1. 程序计数器
每个线程一块，指向当前线程正在执行的字节码代码的行号。
如果当前线程执行的是native方法，则其值为null。
2. Java虚拟机栈
线程私有，每个线程对应一个Java虚拟机栈，其生命周期与线程同进同退。
每个Java方法在被调用的时候都会创建一个栈帧，并入栈。一旦完成调用，则出栈。所有的的栈帧都出栈后，线程也就完成了使命。
3. 本地方法栈
功能与Java虚拟机栈十分相同。
区别在于，本地方法栈为虚拟机使用到的native方法服务。不多说。
4. 堆
堆是JVM内存占用最大，管理最复杂的一个区域。
其唯一的用途就是存放对象实例：几乎所有的对象实例及数组都在对上进行分配。
1.7后，字符串常量池从永久代中剥离出来，存放在堆中。
堆有自己进一步的内存分块划分，按照GC分代收集角度的划分请参见上图。
4.1 堆空间内存分配（默认情况下）
老年代 ： 三分之二的堆空间
年轻代 ： 三分之一的堆空间
- eden区： 8/10 的年轻代空间
- survivor0 : 1/10 的年轻代空间
- survivor1 : 1/10 的年轻代空间
命令行上执行如下命令，查看所有默认的jvm参数
java -XX:+PrintFlagsFinal -version
输出
输出有大几百行，这里只取其中的两个有关联的参数
[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)
参数解释
| 参数 | 作用 |
|---|---|
| -XX:InitialSurvivorRatio | 新生代Eden/Survivor空间的初始比例 |
| -XX:Newratio | Old区 和 Yong区 的内存比例 |
一道推算题
默认参数下，如果仅给出eden区40M，求堆空间总大小
根据比例可以推算出，两个survivor区各5M，年轻代50M。老年代是年轻代的两倍，即100M。那么堆总大小就是150M。
4.2 字符串常量池
JDK1.7 就开始“去永久代”的工作了。 1.7把字符串常量池从永久代中剥离出来，存放在堆空间中。
a. jvm参数配置
-XX:MaxPermSize=10m -XX:PermSize=10m -Xms100m -Xmx100m -XX:-UseGCOverheadLimit
b. 测试代码
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 下的运行结果
jdk1.6 环境下是永久代OOM
153658 153660 Exception 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 下的运行结果
jdk1.7 下是堆OOM，并且伴随着频繁的FullGC， CPU一直高位运行
2252792 2252794 2252796 2252798 *** java.lang.instrument ASSERTION FAILED ***: "!errorOutstanding" with message can't create name string at ../../../src/share/instrument/JPLISAgent.c line: 807 Exception 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 下的运行结果
jdk1.8的运行结果同1.7的一样，都是堆空间OOM。
2236898 2236900 2236902 Exception 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. 元数据区
元数据区取代了1.7版本及以前的永久代。元数据区和永久代本质上都是方法区的实现。方法区存放虚拟机加载的类信息，静态变量，常量等数据。
元数据区OOM测试：
a. jvm参数配置
-XX:MetASPaceSize=8m -XX:MaxMetaspaceSize=50m
b. 测试代码
借助cglib框架生成新类。
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());
//显示数量信息（共加载过的类型数目，当前还有效的类型数目，已经被卸载的类型数目）
System.out.println("total: " + loadingBean.getTotalLoadedClassCount());
System.out.println("active: " + loadingBean.getLoadedClassCount());
System.out.println("unloaded: " + loadingBean.getUnloadedClassCount());
}
}
}
c. 运行输出
jvm.MetaSpaceOomMock$$EnhancerByCGLIB$$567f7ec0 total: 6265 active: 6265 unloaded: 0 jvm.MetaSpaceOomMockwww.devze.com$$EnhancerByCGLIB$$3501581b total: 6266 active: 6266 unloaded: 0 Exception in thread "main" net.sf.cglib.core.CodeGenerationException: java.lang.reflect.InvocationTargetException-->null at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.generate(Abstrac编程客栈tClassGenerator.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 more Caused 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，那么报OOM的将是PermGen区域。
6. 直接内存
jdk1.4引入了NIO，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存。
三、通过VM.native_memory观察各个区的内存占用
navtive memory tracking的oracle官方文档 https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/troubleshoot/tooldescr007.html，这里不做赘述
进程启动参数增加：
-XX:NativeMemoryTracking=summary
命令行执行：jcmd 1 VM.native_memory
[apps@mvx ~]$ jcmd 1 VM.native_memory
1:
Native Memory Tracking:
Total: resjserved=4707221KB, committed=2283297KB
- Java Heap (reserved=2516992KB, committed=1263104KB)
(mmap: reserved=2516992KB, committed=1263104KB)
- Class (reserved=1216882KB, committed=186610KB)
(classes #26465)
(malloc=8562KB #65948)
(mmap: reserved=1208320KB, committed=178048KB)
- Thread (reserved=389347KB, committed=389347KB)
(thread #378)
(stack: reserved=387556KB, committed=387556KB)
(malloc=1286KB #1889)
(arena=506KB #752)
- Code (reserved=268974KB, committed=134102KB)
(malloc=19374KB #20793)
(mmap: reserved=249600KB, committed=114728KB)
- GC (reserved=95490KB, committed=90598KB)
(malloc=3522KB #1944)
(mmap: reserved=91968KB, com编程客栈mitted=87076KB)
- Compiler (reserved=932KB, committed=932KB)
编程客栈 (malloc=801KB #1684)
(arena=131KB #5)
- Internal (reserved=181632KB, committed=181632KB)
(malloc=181600KB #38974)
(mmap: reserved=32KB, committed=32KB)
- Symbol (reserved=30300KB, committed=30300KB)
(malloc=26424KB #279074)
(arena=3876KB #1)
- Native Memory Tracking (reserved=6482KB, committed=6482KB)
(malloc=49KB #550)
(tracking overhead=6434KB)
- Arena Chunk (reserved=188KB, committed=188KB)
(malloc=188KB)
总结
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持编程客栈(www.devze.com)。
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