1.1创建JVM装载环境和配置;
1.2装载JVM.dll;
1.3初始化JVM.dll并挂界到JNIENV(JNI调用接口)实例;
1.4调用JNIEnv实例装载并处理class类。
JVM启动后,对操作系统来说,JVM是一个进程。它包括:
类加载子系统(classLoader),运行时数据区,执行引擎,本地方法接口
2.2运行时数据区:
PC寄存器:
一个较小块的内存空间,每个线程都拥有一个PC寄存器,在创建线程时创建,
指向下一条指令(虚拟机字节码指令)的地址,执行本地方法时,PC寄存器的值为undefined,
此内存区域是唯一一个没有规定OutOfMemoryError的区域。
Java方法区:
保存装载的类信息,类型的常量池,方法,字段信息,方法字节码
jdk6时,String等常量信息置于方法区
jdk7时,已经移动到了堆
方法区通常和永久区(perm-永久代)关联在一起
Java堆:
应用系统对象都保存在Java堆中,所有线程共享Java堆,
对于分代GC来说,堆也是分代回收的
eden(伊甸区),from survivor(s0) tosurvivor(s1) tenured
Java栈
Java栈是线程私有的,由一系列帧组成
帧保存一个方法的局部变量,操作数,常量池指针,
每一次方法调用创建一个帧(stack frame),并压栈。
小对象(一般几十个bytes),在没有逃逸的情况下,可以直接分配在栈上,
直接分配在栈上,可以自动回收,减轻GC压力,
大对象或者逃逸对象无法栈上分配。
本地方法栈:执行native方法
内存模型:每个线程有一个工作内存和主存独立,工作内存存放主存中变量值的拷贝。
package com.jvm.oom;
/**
* Java方法区,Java堆,Java栈
* Created by chenbin on 2019\8\30 0030.
*/
//运行时,jvm把appmian的信息放入方法区
public class AppMain {
//mian方法本身放在方法区
public static void main(String[] args) {
//test1是引用,放在栈区里;simple是自定义对象,放在堆里面
Sample test1 = new Sample("测试1");
Sample test2 = new Sample("测试2");
test1.printName();
test2.printName();
}
}
2.3outOfMemoryError异常
-Xms 堆的最小值,-Xmx 堆的最大值,设置成一样可以避免自动扩展
-Xmn 年轻代的大小 -XX:SurvivorRatio=8,s1:s2:tenured=1:1:8
-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8
堆溢出示例:
设置JVM参数:-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=6
package com.jvm.oom;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 堆内存溢出
* 该示例需要设置JVM参数:
* -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=6
*
* 堆的最小值 -Xms 堆和最大值 -Xmx 设置成一样可以避免自动扩展
* -Xms20M 初始化堆内存大小(最小空间)
-Xmx20M 堆内存最大值
-Xmn10M 设置年轻代大小为10M。
-Xss:设置每个线程的堆栈大小
-XX:+PrintGcDetails 用于打印GC的日志信息
-verbose:gc 用于查看Java垃圾收集的结果
-XX:SurvivorRatio=6 ,设置的是Eden区与每一个Survivor区的比值,可以反推出占新生代的比值,
Eden为6, 两个Survivor为2, Eden占新生代的3/4, 每个Survivor占1/8,两个占1/4
* Created by chenbin on 2019\9\1 0001.
*/
public class HeapOOM {
static class OOMObject{}
public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> list = new ArrayList<>();
while (true) {
list.add(new OOMObject());
}
}
}
/**
* Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)
at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:261)
at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:235)
at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:227)
at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:458)
at com.jvm.oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:29)
*/
栈内存溢出:
package com.jvm.oom;
/**
* 栈内存溢出
* 该示例需要设置JVM参数:
* -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -Xss2M
*
* 请先保存电脑上的当前工作,文档。
* 该程序运行会导致操作系统假死,cpu使用率几乎耗尽,
* 因此执行这段代码有较大的风险。
*
* Java的线程是映射到操作系统的内核线程上的。
* -Xss:设置每个线程的堆栈大小
* Created by chenbin on 2019\9\1 0002.
*/
public class JavaVMStackOOM {
public void doNotStop() {
while (true) {
}
}
public static void main(String[] args) {
JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
while (true) {
Thread t = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
oom.doNotStop();
}
});
t.start();
}
}
}
栈溢出,递归调用深度过大
package com.jvm.oom;
/**
* 栈溢出
* 该示例需要设置JVM参数:
* -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -Xss128k
*
* Created by chenbin on 2019\9\1 0002.
*/
public class JavaVMStackSOF {
private int stackLength = 1;
public void stackLeak() {
stackLength++;
stackLeak();
}
public static void main(String[] args) {
JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF();
try {
oom.stackLeak();
} catch (Throwable e) {
System.out.println("stack length:" + oom.stackLength);
throw e;
}
}
}
/**
* stack length:19210
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at com.jvm.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:15)
at com.jvm.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:15)
at com.jvm.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:15)
at com.jvm.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:15)
at com.jvm.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:15)
at com.jvm.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:15)
*/
Java方法区溢出:
package com.jvm.oom;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* Java方法区溢出
* 借助cglib字节码技术。
* spring,hibernate在对类增强时都会使用到cglib.
* 类越多越需要大的方法区来保证动态的calss可以加载入内存。
*
* -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:PermSize=128k -XX:MaxPermSize=128k
* Created by chenbin on 2019\9\1 0002.
*/
public class JavaMethodAreaOOM {
static class OOMObject {
}
public static void main(String[] args) {
while (true) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(OOMObject.class);
enhancer.setUseCache(false);
enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
@Override
public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
return methodProxy.invokeSuper(o,args);
}
});
enhancer.create();
}
/**
* 生成大量动态类:Java方法区内存溢出
* Java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space
*/
}
}
运行时常量池溢出:
package com.jvm.oom;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 运行时常量池溢出(jdk1.6版本及之前的版本才会生效)
* 该示例需要设置JVM参数:
* -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:MaxPermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
*
* Jdk1.6及之前的版本,由于常量池分配在永久代,可以通过 -XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize限制方法区大小,从而限制常量池的大小。
* jdk1.7开始,常量分配在Java堆中,这段代码会有堆溢出异常 -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=6
* Created by chenbin on 2019\9\2 0003.
*/
public class RuntimeConstantPoolOOM {
public static void main(String[] args) {
//使用list保持着常量池引用,避免Full GC 回收常量池行为
List<String> list = new ArrayList<>();
//10MB的PerSize在integer范围内足够产生OOM了
int i = 0;
while (true) {
list.add(String.valueOf(i++));
}
}
}
/**
* [Full GC (Ergonomics) Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:59980', transport: 'socket'
at java.lang.Integer.toString(Integer.java:403)
[PSYoungGen: 8192K->0K(9216K)] [ParOldGen: 10062K->566K(10240K)] 18254K->566K(19456K), [Metaspace: 2900K->2900K(1056768K)], 0.0069864 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]
at java.lang.String.valueOf(String.java:3099)
at com.jvm.oom.RuntimeConstantPoolOOM.main(RuntimeConstantPoolOOM.java:23)
*/
/**
* java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded ,
* 超出了GC开销限制。这个是JDK6新添的错误类型。是发生在GC占用大量时间为释放很小空间的时候发生的,
* 是一种保护机制。一般是因为堆太小,导致异常的原因:没有足够的内存。
* Sun 官方对此的定义:超过98%的时间用来做GC并且回收了不到2%的堆内存时会抛出此异常。
*/
直接内存溢出:
package com.jvm.oom;
import sun.misc.Unsafe;
import java.lang.reflect.Field;
/**
* 直接内存溢出
*
* -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -Xms20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
* Created by chenbin on 2019\9\1 0002.
*/
public class DirectMemoryOOM {
private static final int _1MB = 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) {
Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
unsafeField.setAccessible(true);
try {
Unsafe unsafe = (Unsafe)unsafeField.get(null);
while (true) {
unsafe.allocateMemory(_1MB);
}
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
/**
* Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
at com.jvm.oom.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:23)
*
*/
}
}
String常量分配的测试:
package com.jvm.oom;
/**
* String常量分配的测试
* jdk1.8 String 常量分配在堆中的常量池
* Created by chenbin on 2019\9\2 0002.
*/
public class StringTest {
public static void main(String[] args) {
/**
* 两个对象(如果原来常量池中没有"string")
* String str2 = new String("string"); 创建实例的过程
* 1.首先在堆中(不是常量池)创建一个指定的对象"string",并让str2引用指向该对象
* 2.在字符串常量池中查看,是否存在内容为"string"字符串对象
* 3.若存在,则将new出来的字符串对象与字符串常量池中的对象联系起来
* 4.若不存在,则在字符串常量池中创建一个"string"的字符串对象,并将堆中的对象与之联系起来
*/
String str2 = new String("string");
/**
* 1.首先在常量池中查找是否存在内容为"abc"字符串对象
* 2.如果不存在则在常量池中创建"abc",并让str引用该对象
* 3.如果存在则直接让str引用该对象
*/
String str1 = "string";
String str3 = "string";
/**
* == 比较地址值
* equals()比较内容
* str2 new的对象在堆中
* str1 所引用的字符串内容是在字符串常量池中
* 所以str2 的地址 和 str1的地址不同
*/
System.out.println(str1 == str2);
/**
* intern生成的str2所引用的字符串内容是在字符串常量池中,
* 而通过new String方法生成的str1,
* 该字符串对象是位于存放对象的Java堆中,二者的地址是不同的
*/
System.out.println(str2.intern() == str2);
/**
* 1.首先在常量池中查找是否存在内容为"abc"字符串对象
* 2.如果不存在则在常量池中创建"abc",并让str引用该对象
* 3.如果存在则直接让str引用该对象
* 所以 str1 ,str3 指向的是同一个地址
*/
System.out.println(str3 == str1);
}
}
备注:本文的代码可以在git中下载地址:https://github.com/chenbin911029/mutiThread.git
代码目录在:package com.jvm.oom 中
参考文献:JVM高级特性与最佳实践(第二版)
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