JVM系列之內存模型的示例分析

這篇文章主要介紹JVM系列之內存模型的示例分析，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

1. 內存模型和運行時數據區

這一章學習java虛擬機內存模型（Java Virtual machine menory model），可以這樣理解，jvm運行時數據庫是一種規范，而JVM內存模型是對改規范的實現

java虛擬機重點存儲數據的是堆和方法區，所以本章節也重點從這兩個方面進行比較詳細描述。堆和方法區是內存共享的，而java虛擬機棧、Native方法棧、程序計數器是線程私有的

2、思維導圖和圖例

一個是非堆區（方法區），方法區也一般被稱之為“永久代”。另外一個是堆區，分為young區和old區，young區又分為兩個部分，一個是Eden區，一個是Survivor區（S0+S1），S0區也可以稱之From區，S1也可以稱之為To區

3、對象向JVM申請空間

4、為什么需要Survivor區?

為什么需要Survivor區?只有Eden不行嗎？

假設不設計出Survivor區，Eden區進行一次MinorGC，對象就直接被送到Old區，這樣一來Old區很快就被填滿，Old區一滿，就會進行FullGC（Old區會進行MajorGC，一般伴隨著MinorGC），FullGC是很耗時的，所以設計出Survivor區的目的是減少對象被送到Old區，有一個過渡的Survivor區

補充：Minor GC:新生代
Major GC:老年代
Full GC:新生代+老年代
Eden:S1:S2是8:1:1

5、為什么需要兩個Survivor區?

需要兩個Survivor區的目的是為了避免內存碎片化。為什么這么說？
假設只設計出一個Survivor區，一旦Eden區滿了，就會進行Minor GC，Eden區存活的對象就會被移動到Survivor區，等下一次Eden區滿時候，問題就來了，進行MinorGC就將Eden區對象硬放到Survivor區，這樣就導致了對象所占的內存是不連續的

6、例子進行驗證

堆內存溢出

import lombok.Data;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@RestController
public class HeapController {

    List<Foo> list = new ArrayList<Foo>();
    @GetMapping(value = {"heap"})
    public String heapTest() {
        while (true) {
            list.add(new Foo());
        }
    }


    @Data
    class Foo {
        String str;
    }
}

訪問接口，出現內存溢出；

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

...

可以設置參數：比如-Xms64M -Xmx512M

方法區內存溢出

使用asm，maven配置：

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

編寫代碼，向方法區中添加Class的信息，注意，電腦性能不夠好，不要執行此代碼，很容易，造成電腦重啟，太吃內存，也可以調小循環次數

import org.objectweb.asm.ClassWriter;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class MyMetaspace extends ClassLoader {

  public static List<Class<?>> createClasses() {
    List<Class<?>> classes = new ArrayList<Class<?>>();
    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();
      MyMetaspace test = new MyMetaspace();
      byte[] code = cw.toByteArray();
      Class<?> exampleClass = test.defineClass("Class" + i, code, 0,
              code.length);
      classes.add(exampleClass);
    }
    return classes;
  }
}

方法區測試接口：

import com.example.jvm.jvmexceptionexample.asm.MyMetaspace;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@RestController
public class NonHeapController {

    List<Class<?>> list = new ArrayList<Class<?>>();

    @GetMapping(value = {"/noheap"})
    public String noheap() {
        while (true) {
            list.addAll(MyMetaspace.createClasses());
        }
    }

}

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method) ~[na:1.8.5_54]

處理方法，設置Metaspace的大小，比如-XX:MetaspaceSize=64M -XX:MaxMetaspaceSize=512M

Java虛擬機棧

在前面學習，java虛擬機棧是通過棧幀方式存儲，一個方法對應一個棧幀，按照隊列模式進棧，所以要測試程序導致java虛擬機棧出現問題，可以通過遞歸方法方式進行測試：

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class StackController {

    public static long count = 0;

    public static void add(long i) {
        count ++ ;
        add(i);
    }

    @GetMapping(value = {"stack"})
    public void stack() {
        add(1);
    }

}

StackOverflow，棧溢出異常：

java.lang.StackOverflowError: null

at com.example.jvm.jvmexceptionexample.controller.StackController.add(StackController.java:14) ~[classes/:na]

處理方法，設置-Xss256k：設置每個線程的堆棧大小。JDK 5以后每個線程堆棧大小為1M，以前每個線程堆棧大小為256K

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