文章采集调用( 一图带你看Java虚拟机运行时数据区内存)

　　文章采集调用(

一图带你看Java虚拟机运行时数据区内存)

　　

　　一张图带你看这篇文章

　　一、运行时数据区

　　首先我们来看看Java虚拟机管理的内存包括哪些区域。正如我们要了解一座房子，我们首先要了解房子的大致结构。根据《Java虚拟机规范（Java SE 7版）》，请看下图：

　　

　　Java 虚拟机运行时数据区

　　1.1 程序计数器

　　程序计数器是一个很小的内存空间，可以看作是当前线程执行的字节码的行号的指示器。

　　1.2 Java 虚拟机栈

　　和程序计数器一样，Java虚拟机栈也是线程私有的，其生命周期与线程相同。虚拟机栈描述了Java方法执行的内存模型：每个方法执行时，都会创建一个栈帧来存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法退出等信息。每个方法从调用到执行完成的过程，对应着虚拟机栈中一个栈帧入栈到出栈的过程。请看下图：

　　

　　Java 虚拟机栈

　　1.2.1 虚拟机堆栈溢出

　　如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的最大深度，会抛出StackOverflowError异常。如果虚拟机在扩展堆栈时无法申请足够的内存空间，则会抛出 OutOfMemoryError 异常。

　　1.3 本地方法栈

　　1.4 Java 堆

　　Java 堆是所有线程共享的内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的是存储对象实例。几乎所有的对象实例都在这里分配内存（但随着技术的发展，所有的对象都分配在堆上，逐渐变得不那么“绝对”了）。请看下图：

　　

　　生成堆内存模型

　　1.4.1 Java 堆溢出

　　1.5 方法区

　　方法区和Java堆一样，是每个线程共享的内存区。用于存储虚拟机已加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译的代码等数据。

　　1.5.1 运行时常量池

　　1.6 直接内存

　　二、内存分配策略

　　对象的内存分配，大体上是在堆上分配（但也有可能在JIT编译后分解为标量类型，间接在栈上分配）。对象主要分配在新生代的Eden区。如果启动了本地线程分配缓冲区，则会根据线程优先级在TLAB上进行分配。少数情况下，也可能直接分配到老年代。分配规则不固定。具体取决于当前使用的是哪种垃圾采集器组合，以及虚拟机中内存相关参数的设置。

　　2.1 对象先在 Eden 中分配

　　大多数情况下，对象分配在新一代的Eden区。当 Eden 区域没有足够的空间进行分配时，虚拟机会发起一次 Minor GC。例如看下面的代码：

　　private static final int _1MB = 1024 * 1024;

/**

* VM 参数：-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8

*/

private static void testAllocation() {

byte[] allocation1, allocation2, allocation3, allocation4;

allocation1 = new byte[2 * _1MB];

allocation2 = new byte[2 * _1MB];

allocation3 = new byte[2 * _1MB];

allocation4 = new byte[4 * _1MB];//出现一次 Minor GC

}

　　执行上面的 testAllocation() 代码。分配allocation4对象语句时，会发生Minor GC。这次GC的结果是新生代6651KB变成了148KB，总的内存占用几乎没有减少（因为allocation1、allocation2、allocation3三个对象都活着，虚拟机几乎找不到可回收的对象）。这次GC的原因是在给allocation4分配内存的时候，发现Eden已经占用了6MB，剩余空间不足以分配allocation4需要的4MB内存，所以发生了Minor GC。在GC的时候，虚拟机发现现有的3个2MB的对象都无法放入Survivor空间（从上图可以看出Survivor空间只有1MB大小），只好转移到老年代通过分配保证机制提前。

　　2.2 大物件直接进入老年

　　2.3 长寿对象会进入老年

　　由于虚拟机采用分代回收的思想来管理内存，所以在内存回收的时候必须能够识别出哪些对象应该放在年轻代，哪些对象应该放在老年代。为了做到这一点，虚拟机为每个对象定义了一个对象年龄计数器。如果对象出生在 Eden 并且在第一次 Minor GC 中幸存下来，并且可以被 Survivor 容纳，它就会被移到 Survivor 空间，并且对象的年龄设置为 1。 每次一个对象“通过”一个Survivor区的Minor GC，年龄增加1年。当它的年龄增加到一定级别（默认为15岁）时，将被提升到老年。可以通过参数-XX:MaxTenuringThreshold设置提升对象的年龄阈值。

　　2.4 动态对象年龄确定

　　为了更好地适应不同程序的内存情况，虚拟机并不总是要求对象的年龄达到MaxTenuringThreshold才能提升到老年。如果Survivor空间中所有同龄对象的大小之和大于Survivor空间Half，则年龄大于等于该年龄的对象可以直接进入老年，无需等待MaxTenuringThreshold中的所需年龄.

　　2.5 空间分配保障机制

　　三、内存恢复策略

　　3.1 内存恢复的关注区域

　　3.2 判断对象存活

　　3.2.1 引用计数算法

　　3.2.2 可达性分析算法

　　虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的局部变量表） 方法区类静态属性引用的对象 方法区常量引用的对象 本地方法栈中JNI引用的对象

　　请看下图：

　　

　　可访问性分析算法

　　3.3 方法区的恢复

　　这个类的所有实例都被回收了，即Java堆中没有这个类的实例。加载此类的 ClassLoader 已被回收。该类对应的java.lang.Class对象在任何地方都没有被引用，该类的方法在任何地方都无法通过反射访问。

　　3.4 垃圾采集算法

　　3.4.1 标签——清除算法

　　

　　“mark-clear”算法*敏*感*词*

　　3.4.2 复制算法

　　

　　复制算法*敏*感*词*

　　一个优化例子：新生代98%的对象都是“生死存亡”，所以不需要按照1:1的比例来划分内存空间，而是把内存划分成更大的Eden space 和两个较小的 Survivor 空间，每次使用 Eden 和 Survivor 之一。回收时，将Eden和Survivor中的幸存对象一次性复制到另一个Survivor空间，最后将刚刚使用的Eden和Survivor空间清理干净。

　　另一个优化例子：将Eden和Survivor的大小比例设置为8:1，即每一代的可用内存空间是整个新一代容器的90%，只使用了10%的内存作为保留区。当然，98%可以回收的对象只是一般场景下的数据。我们无法保证每次回收时不超过 10% 的对象存活。当 Survivor 空间不够用时，需要依靠其他内存（这里指的是老年代）进行分配。保证（空间分配保证机制在最上面，看看）。

　　3.4.3 标签——组织算法

　　复制集合算法在对象存活率高的时候会执行更多的复制操作，效率会更低。因此，在老年代，一般不能直接使用副本采集算法。

　　

　　“标记-组织”算法*敏*感*词*

　　3.4.4 分代采集算法

　　四、编程中的内存优化

　　相信大家都会注意到编程中的内存使用问题。下面我就简单罗列一下在实际操作中需要注意的几点。

　　4.1 减少对象的内存使用

　　我们可以考虑使用ArrayMap/SparseArray代替HashMap等传统数据结构。 （在老项目中，按照Lint的提示用ArrayMap/SparseArray替换HashMap后，在老项目中，Android Profiler显示运行时内存比之前少了几M，相当可观。）

　　inSampleSize：缩放比例。在将图像加载到内存之前，我们需要计算一个合适的缩放比例，以避免不必要地加载大图像。 decode format：解码格式，选择ARGB_8888 / RBG_565 / ARGB_4444 / ALPHA_8，有很大区别。

　　4.2 内存对象的复用

　　4.3 避免对象内存泄漏

　　内部类引用导致Activity Context泄露给其他实例，可能导致自身被引用而泄露。

　　4.4 内存使用策略优化

　　五、内存检测工具

　　最后推荐几个内存检测工具。具体使用方法可以自行搜索。当然，除了下面这些工具，应该还有更多更有用的工具，只是我还没有找到。如果您有任何建议，可以在文章下方评论并留言。让我们一起学习和分享。

　　

　　需要本书的请私信