JVM의 내부 구조와 동작 메커니즘-Java베이스-php.cn

1. Java 메모리 구성 소개: `Heap` 및 `Non-heap` memory`堆(Heap)`和`非堆(Non-heap)`内存

按照官方的说法：“Java 虚拟机具有一个堆，堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。

堆是在 Java 虚拟机启动时创建的。”“在JVM中堆之外的内存称为非堆内存(Non-heap memory)”。可以看出JVM主要管理两种类型的内存：堆和非堆。

简单来说堆就是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。

二、JVM内存区域模型

JVM의 내부 구조와 동작 메커니즘

1.方法区 也称”永久代” 、“非堆”，它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域。默认最小值为16MB，最大值为64MB，可以通过-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 参数限制方法区的大小。

运行时常量池：是方法区的一部分，其中的主要内容来自于JVM对Class的加载。

Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译器生成的各种符号引用，这部分内容将在类加载后放到方法区的运行时常量池中。

2.虚拟机栈

描述的是java 方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会创建一个“栈帧”用于存储局部变量表(包括参数)、操作栈、方法出口等信息。每个方法被调用到执行完的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。声明周期与线程相同，是线程私有的。

局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(引用指针，并非对象本身)，其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量的空间，其余数据类型只占1个。

局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量是完全确定的，在运行期间栈帧不会改变局部变量表的大小空间。

3.本地方法栈

与虚拟机栈基本类似，区别在于虚拟机栈为虚拟机执行的java方法服务，而本地方法栈则是为Native方法服务。

4.堆

也叫做java 堆、GC堆是java虚拟机所管理的内存中最大的一块内存区域，也是被各个线程共享的内存区域，在JVM启动时创建。该内存区域存放了对象实例及数组(所有new的对象)。

其大小通过-Xms(最小值)和-Xmx(最大值)参数设置，-Xms为JVM启动时申请的最小内存，默认为操作系统物理内存的1/64但小于1G，-Xmx为JVM可申请的最大内存，默认为物理内存的1/4但小于1G，默认当空余堆内存小于40%时，JVM会增大Heap到-Xmx指定的大小，可通过-XX:MinHeapFreeRation=来指定这个比列；当空余堆内存大于70%时，JVM会减小heap的大小到-Xms指定的大小，可通过XX:MaxHeapFreeRation=来指定这个比列，对于运行系统，为避免在运行时频繁调整Heap的大小，通常-Xms与-Xmx的值设成一样。

由于现在收集器都是采用分代收集算法，堆被划分为新生代和老年代。新生代主要存储新创建的对象和尚未进入老年代的对象。老年代存储经过多次新生代GC(Minor GC)任然存活的对象。

新生代：程序新创建的对象都是从新生代分配内存，新生代由Eden Space和两块相同大小的Survivor Space(通常又称S0和S1或From和To)构成，可通过-Xmn参数来指定新生代的大小，也可以通过-XX:SurvivorRation来调整Eden Space及Survivor Space

공식 성명에 따르면: "The Java 가상 머신에는 모든 클래스 인스턴스와 배열에 대한 메모리가 할당되는 런타임 데이터 영역인 힙이 있습니다. 힙은 Java 가상 머신이 시작될 때 생성됩니다." "JVM의 힙 외부 메모리를 비힙이라고 합니다. 메모리(비힙 메모리). JVM은 주로 힙과 비힙이라는 두 가지 유형의 메모리를 관리하는 것을 볼 수 있습니다.
간단히 말하면 힙은 Java 코드에 액세스할 수 있는 메모리이며 개발자용으로 예약되어 있습니다. 비힙은 JVM 자체 사용을 위해 예약된 메모리이므로 메서드 영역, JVM 내부 처리 또는 최적화에 필요한 메모리입니다. 예를 들어 JIT 컴파일 코드 캐시 이후), 모든 클래스 구조(예: 런타임 상수 풀, 필드 및 메서드 데이터), 메서드 및 생성자에 대한 코드는 모두 오프힙 메모리에 있습니다. 🎜
🎜🎜🎜🎜2. JVM 메모리 영역 모델🎜🎜🎜🎜1. 메소드 영역 "영구 생성" 및 "비힙"이라고도 하며 저장하는 데 사용됩니다. 가상 머신 로드 클래스 정보, 상수, 정적 변수는 각 스레드가 공유하는 메모리 영역입니다. 기본 최소값은 16MB이고 최대값은 64MB입니다. -XX:PermSize 및 -XX:MaxPermSize 매개변수를 통해 메소드 영역의 크기를 제한할 수 있습니다. 🎜🎜런타임 상수 풀: JVM에 의한 클래스 로딩에서 주요 내용이 나오는 메소드 영역의 일부입니다. 🎜🎜클래스 버전, 필드, 메서드, 인터페이스 등과 같은 설명 정보 외에도 컴파일러에서 생성된 다양한 기호 참조를 저장하는 데 사용되는 상수 풀도 있습니다. 클래스가 로드된 후에 메소드 영역의 런타임 상수 풀에 배치됩니다. 🎜🎜2. 가상 머신 스택🎜🎜은 Java 메소드 실행의 메모리 모델을 설명합니다. 각 메소드가 실행될 때 로컬 변수 테이블(매개변수 포함)을 저장하는 "스택 프레임"이 생성됩니다. , 메소드 종료 및 기타 정보. 각 메소드가 호출되어 실행이 완료될 때까지의 과정은 가상머신 스택에서 스택 프레임이 스택에 푸시되어 스택 밖으로 튀어나오는 과정에 해당한다. 선언 주기는 스레드와 동일하며 스레드에만 적용됩니다. 🎜🎜지역 변수 테이블은 컴파일러에 알려진 다양한 기본 데이터 유형(boolean, byte, char, short)을 저장합니다. > code>, int, float, long, double), 객체 참조(객체가 아닌 참조 포인터) 그 중 64비트 long형과 double형 데이터는 지역 변수 2개의 공간을 차지하고, 그 외 데이터형은 1개의 공간만 차지합니다. 🎜🎜지역 변수 테이블에 필요한 메모리 공간은 메소드를 입력할 때 스택 프레임에 할당해야 하는 지역 변수 수를 완전히 결정합니다. 스택 프레임은 도중에 지역 변수 테이블을 변경하지 않습니다. 런타임 크기 공간. 🎜🎜3. 로컬 메소드 스택🎜🎜은 기본적으로 가상 머신 스택과 유사합니다. 차이점은 가상 머신 스택은 가상 머신이 실행하는 Java 메소드를 제공하는 반면 로컬 메소드 스택은 기본 방법. 🎜🎜4. 힙🎜🎜 자바 힙이라고도 불리는 GC 힙은 자바 가상 머신이 관리하는 메모리 중 가장 큰 메모리 영역이기도 하며, 여러 스레드가 공유하는 메모리 영역이기도 합니다. JVM이 시작됩니다. 이 메모리 영역은 객체 인스턴스와 배열(모든 새로운 객체)을 저장합니다. 🎜🎜크기는 -Xms(최소값) 및 -Xmx(최대값) 매개변수를 통해 설정됩니다. -Xms는 JVM 시작 시 요청되는 최소 메모리입니다. 기본값은 운영 체제의 물리적 메모리의 1/64이지만 1G 미만입니다. -Xmx는 JVM이 적용할 수 있는 최대 메모리입니다. 기본값은 물리적 메모리의 1/4이지만 그 이하입니다. 기본적으로 여유 힙 메모리가 40% 미만인 경우 JVM은 -Xmx에 지정된 크기로 힙을 늘립니다. 이 비율은 -XX를 통해 지정할 수 있습니다. :MinHeapFreeRation=; 여유 힙 메모리가 70%보다 크면 JVM이 크기를 줄입니다. 이 비율은 XX를 통해 지정됩니다. :MaxHeapFreeRation=. 실행 중인 시스템의 경우 런타임 시 힙 크기가 자주 조정되는 것을 방지하기 위해 일반적으로 -Xms와 - Xmx의 값을 동일한 값으로 설정합니다. 🎜🎜이제 수집가는 세대별 수집 알고리즘을 사용하므로 힙은 신세대와 구세대로 구분됩니다. New Generation은 새로 생성된 객체와 아직 Old Generation에 진입하지 않은 객체를 주로 저장합니다. 이전 세대는 여러 번의 마이너 GC에서 살아남은 개체를 저장합니다. 🎜
🎜새로운 세대: 프로그램에 의해 생성된 새로운 개체는 새로운 세대의 메모리를 할당합니다. 새로운 세대는 Eden Space와 동일한 크기의 두 개의 Survivor Space로 구성됩니다. (일반적으로 S0 및 S1 또는 From 및 To라고도 함) 새 세대의 크기는 -Xmn 매개변수를 통해 지정할 수 있으며 Eden Space 및 Survivor Space. 🎜🎜Old Generation: 캐시 객체와 같이 새로운 세대 GC에서 여러 번 살아남은 객체를 저장하는 데 사용됩니다. 새로 생성된 객체도 Old Generation에 직접 들어갈 수 있습니다. 🎜<p>1. 대형 객체는 시작 매개변수 <code>-XX:PretenureSizeThreshold=1024(단위는 바이트, 기본값은 0)로 설정하여 객체의 크기를 나타낼 수 있으며, 새 세대에서는 할당되지 않지만 이전 세대에서는 직접 할당됩니다.

2. 대형 배열 개체의 경우 배열에서 참조되는 외부 개체가 없습니다. Old Generation이 차지하는 메모리 크기는 -Xmx에 해당하는 값에서 -Xmn에 해당하는 값을 뺀 값입니다.

Young Generation 即图中的Eden + From Space + To Space Eden 存放新生的对象 Survivor Space 有两个，存放每次垃圾回收后存活的对象 Old Generation Tenured Generation 即图中的Old Space 主要存放应用程序中生命周期长的存活对象
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5. 프로그램 카운터

의 기능은 현재 스레드에서 실행되는 바이트코드의 줄 번호 표시입니다. 인터프리터가 작동하면 이 카운터의 값을 변경하여 실행해야 하는 다음 바이트코드 명령을 선택합니다. 분기, 루핑, 예외 처리 및 스레드 복구와 같은 기본 기능은 모두 카운터에 의존합니다.

3. 다이렉트 메모리

다이렉트 메모리는 가상 머신 메모리의 일부도 아니고 자바 가상 머신 사양에 정의된 메모리 영역도 아닙니다. jdk1.4에 새로 추가된 NIO는 채널 및 버퍼의 IO 메서드를 도입하여 기본 메서드를 호출하여 오프 힙 메모리를 직접 할당할 수 있으며 이 오프 힙 메모리는 힙 메모리의 크기에 영향을 주지 않습니다. .

4. Java 힙 메모리의 10가지 핵심

Java 힙 메모리는 운영 체제에서 JVM에 할당하는 메모리의 일부입니다.

객체를 생성하면 Java 힙 메모리에 저장됩니다.

가비지 수집을 용이하게 하기 위해 Java 힙 공간은 New Generation, Old Generation 또는 Tenured Generation이라는 세 가지 영역으로 구분됩니다. 페름 스페이스.

JVM 명령줄 옵션 -Xms, -Xmx, -Xmn을 사용하여 Java 힙 공간의 크기를 조정할 수 있습니다. 단위를 표시하려면 크기 뒤에 "M" 또는 "G"를 추가하는 것을 잊지 마세요. 예를 들어 -Xmx256m을 사용하여 최대 힙 크기를 256MB로 설정할 수 있습니다.

JConsole 또는 Runtime.maxMemory(), Runtime.totalMemory(), Runtime.freeMemory()를 사용하여 Java의 힙 메모리 크기를 확인할 수 있습니다.

"jmap" 명령을 사용하여 힙 덤프를 가져오고 "jhat" 명령을 사용하여 힙 덤프를 분석할 수 있습니다.

Java 힙 공간은 스택 공간과 다릅니다. 스택 공간은 호출 스택 및 로컬 변수를 저장하는 데 사용됩니다.

Java 가비지 수집기는 죽은 개체(더 이상 사용되지 않는 개체)가 차지한 메모리를 회수한 다음 이를 Java 힙 공간으로 해제하는 데 사용됩니다.

java.lang.outOfMemoryError가 발생하더라도 당황하지 마세요. 때로는 힙 공간을 늘리는 것만으로도 충분하지만 자주 발생하는 경우 Java 프로그램에 메모리 누수가 있는지 확인해야 합니다.

프로파일러 및 힙 덤프 분석 도구를 사용하여 Java 힙 공간을 보고 각 개체에 할당된 메모리 양을 확인하세요.

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