内存模型 - Francis-Blog

1 图解

一块是非堆区，一块是堆区。堆分为两大区，old区和young区。young区分为两大快，一个是Survivor区（s0+s1），一块是Eden区。 Eden:s0:s1=8:1:1。s0和s1一样大，也可以叫做From和To。

2 对象创建所在区域

一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区，一些特殊大的对象会直接分配到Old区。

比如有对象A，B，C等创建在Eden区，但是Eden区的内存空间肯定有限，比如有100M，假如已经用了100M或者达到一个设定的阈值，这时就需要对Eden区内存空间进行清理，即垃圾回收（Garbage Collect），这样的GC称为Minor GC，Minor GC指的是Young区的GC。经过GC后，有些对象就会被清理掉，有些对象可能还活着，对于存活着的对象需要将其复制到Survivor区，然后再清空Eden区中的这些对象。

3 Survivor区详解

由图解可知，Survivor区分为两块s0和s1，也可以叫做From和To。在同一时间点上，s0和s1只能有一个存有数据，另外一个是空的。

接着上面的GC来说，比如一开始只有Eden区和From中有对象，To中是空的。此时进行一次GC操作，From区中对象的年龄就会+1，Eden区中所有存活的对象会被复制到To区，From区中还能存活的对象会有两个去处。若对象达到之前设置好的年龄阈值，此时对象会被移动到Old区，如果Eden区和From区没有达到阈值的对象会被复制到To区。此时Eden区和From区已经被清空（被GC的对象肯定没了，没有被GC的对象都有了各自的去处）。这时候From和to交换角色，之前的from变成了to，之前的to变成了from。也就是说无论如何都要保证名为to的survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到to区被填满，然后将所有对象复制到老年代中。

4 old区详解

从上面的分析可以看出，一般old区都是年龄比较大的对象，或者相对超过了某个阈值的对象。在old区也会有GC的操作。

5 对象的一辈子理解

我是一个普通的java对象，我出生在Eden区，在Eden区我还看到和我长得很像的小兄弟，我们在Eden区中玩了挺长时间。有一天Eden区的人实在是太多了，我被迫去了survivor区的from区，自动去了survivor区，我就开始漂了，有时候在from区，有时候在to区，居无定所，直到我18岁的时候，我成人了，于是我去了old区，old区人很多，并且年龄都比较大，我在这里认识了很多人。在old区中，我生活了20年（每次GC加一岁），然后被回收。

6 常见问题

为什么需要survivor区？只有Eden区不行吗？

如果没有survivor，eden区每进行一次Minor GC，并且没有年龄限制的话，存活的对象就会被送到老年代。这样依赖，老年代很快被填满，触发full GC。老年代的内存空间远大于新生代，进行一次GC消耗的时间比新生代长的多。频发的full gc消耗的时间很长，会影响大型程序的执行和响应速度。

那就对老年代的空间进行增加或者减少咯。假如增加老年代的空间，更多存活对象才能填满老年代。虽然减少full gc的频率，但是随着老年代的空间变大，一旦发生full gc，执行所需时间会更长。假如减少老年代的空间，虽然full gc所需要的时间减少，但是老年代很快被存活对象填满，Full gc频率增减。

所以survivor的存在意义，就是减少被送到老年代的对象，进而减少full gc的发生，survivor的预筛选保证，只有经历16次minor gc还能再新生代中存活的对象，才会被送到老年代中。

为什么要有两个survivor区？

最大的好处是解决了碎片化，也就是说为什么一个survivor区不行？第一问题中，知道了必须设置survivor区。假设现在只有一个survivor区，模拟一下流程：刚刚新建的对象再eden中。一旦eden满了，触发一次minor gc，eden中的存活对象就会被移动到survivor区。这样继续循环下去，下一次eden满了的时候，问题来了，此时进行minor gc，eden和survivor各有一些存活对象，如果此时把eden区的存活对象硬放到survivor，很明显这两部分对象所占有的内存是不连续的，也就导致了内存碎片化。

新生代eden:s1:s2为什么是8:1:1?

新生代中的可用内存：复制算法用来担保的内存是9:1，可用内存中eden:s1为8:1，即新生代中eden:s1:s2是8:1:1。

如何理解各种GC

Partial GC：其实也就是部分的意思。那么翻译过来也就是回收部分GC堆的模式，他并不会回收整个堆。而young GC以及Old GC都属于这种模式，young GC 只回收young区，old GC只回收Old区。

full GC：实际上就是对于整体回收。

堆内存中都是线程共享的区域吗？

JVM默认为每个线程在Eden上开辟一个buffer区域，用来加速对象的分配，称之为TLAB，全称:Thread Local Allocation Buffer。对象优先会在TLAB上分配，但是TLAB空间通常会比较小，如果对象比较大，那么还是在共享区域分配。

各种GC的触发条件

Young GC：空间不够，fullGC会先触发young gc，在某些垃圾收集器在进行oldGC前会触发young GC。

Full GC：（1）悲观策略：a.之前每次晋升对象的平均大小比Old区的剩余空间大；b.minor GC后存活的对象比Old区的剩余空间大（2）常规策略：metaspace空间不足(一般是内存泄漏)；System.gc();

7 体验与验证

使用visualvm，其中下载插件：visualgc插件下载链接：https://visualvm.github.io/pluginscenters.html

选择对应JDK版本链接—>Tools—>Visual GC。

7.1 堆内存溢出

@RestController
public class HeapController{
    List<Person> list = new ArrayList<>();
    @GetMapping("/heap")
    public String heap(){
        while(true){
            list.add(new Person());
        }
    }
}

记得设置参数比如：-Xmx20M -Xms20M

7.2 方法区内存溢出

<dependency>
	<groupId>asm</groupId>
    <artifactId>asm</artifactId>
    <version>3.3.1</version>
</dependency>

//向方法区中添加Class信息
public class MyMetaspace extends ClassLoader{
    public static List<Class<?>> createClasses() {
        List<Class<?>> classes = new ArrayList<>();
        for(int i = 0 ; i < 10000000 ; ++i){
            CLassWriter cw = new ClassWriter(0);
            cw.visit(Opcodes.v1_1, Opcodes.ACC_PUBLIC, "CLass" + i, null, "java/lang/Object", null);
            MethodVisitor mw = cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);
            mw.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
            mw.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>", "()V");
            mw.visitInsn(Opcodes.RETURN);
            mw.visitMaxs(1, 1);
            mw.visitEnd();
            Metaspace test = new Metaspace();
            byte[] code = cw.toByteArray();
            Class<?> exampleClass = test.defineClass("Class" + i, code, 0, code.length);
            classes.add(exampleClass);
        }
    }
}

@RestController
public classs NonHeapController{
    List<Class<?>> list - new ArrayList<>();
    @GetMapping("/nonheap")
    public String nonheap(){
        while(true){
            list.addAll(MyMetaspace.createClasses());
        }
    }
}

设置Metaspace的大小，比如-XX:MetaspaceSize=50M -XX:MaxMetaspaceSize=50M

7.3 虚拟机栈

public class stackDemo{
    public static long count = 0;
    public static void method(long i){
        System.out.printLn(count++);
        method(i);
    }
    public static void main(String[] args){
        method(i);
    }
}

Stack Space用来做方法的递归调用时压入Stack Frame(栈帧)。所以当递归调用太深的时候，就有可能耗尽Stack Space，爆出StackOverflow的错误。

-Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。JDK 5以后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256K。根据应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右。

线程栈的大小是个双刃剑，如果设置过小，可能会出现栈溢出，特别是在该线程内有递归、大的循环时出现溢出的可能性更大，如果该值设置过大，就有影响到创建栈的数量，如果是多线程的应用，就会出现内存溢出的错误。

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#jvm

内存模型

http://www.zivjie.cn/2023/03/11/java基础/jvm/内存模型/

作者

Francis

发布于

2023年3月11日

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