JDK1.8 JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)域劃分方式
更新時間：2025年07月10日 08:59:33 作者：bruce128
JDK1.8 JVM運行時內(nèi)存區(qū)域劃分：元數(shù)據(jù)區(qū)替代永久代,堆空間分年輕代（Eden+Survivor）和老年代,字符串常量池移至堆,直接內(nèi)存通過NIO實現(xiàn)堆外分配,支持通過jcmd工具觀察內(nèi)存占用情況
一、JDK1.8 JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)域概覽
這里介紹的是JDK1.8 JVM運行時內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)域劃分。1.8同1.7比，最大的差別就是：元數(shù)據(jù)區(qū)取代了永久代。
元空間的本質(zhì)和永久代類似，都是對JVM規(guī)范中方法區(qū)的實現(xiàn)。不過元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元數(shù)據(jù)空間并不在虛擬機中，而是使用本地內(nèi)存。
二、各區(qū)域介紹
1. 程序計數(shù)器
每個線程一塊，指向當(dāng)前線程正在執(zhí)行的字節(jié)碼代碼的行號。
如果當(dāng)前線程執(zhí)行的是native方法，則其值為null。
2. Java虛擬機棧
線程私有，每個線程對應(yīng)一個Java虛擬機棧，其生命周期與線程同進同退。
每個Java方法在被調(diào)用的時候都會創(chuàng)建一個棧幀，并入棧。一旦完成調(diào)用，則出棧。所有的的棧幀都出棧后，線程也就完成了使命。
3. 本地方法棧
功能與Java虛擬機棧十分相同。
區(qū)別在于，本地方法棧為虛擬機使用到的native方法服務(wù)。不多說。
4. 堆
堆是JVM內(nèi)存占用最大，管理最復(fù)雜的一個區(qū)域。
其唯一的用途就是存放對象實例：幾乎所有的對象實例及數(shù)組都在對上進行分配。
1.7后，字符串常量池從永久代中剝離出來，存放在堆中。
堆有自己進一步的內(nèi)存分塊劃分，按照GC分代收集角度的劃分請參見上圖。
4.1 堆空間內(nèi)存分配（默認情況下）
老年代 ： 三分之二的堆空間
年輕代 ： 三分之一的堆空間
- eden區(qū)： 8/10 的年輕代空間
- survivor0 : 1/10 的年輕代空間
- survivor1 : 1/10 的年輕代空間
命令行上執(zhí)行如下命令，查看所有默認的jvm參數(shù)
java -XX:+PrintFlagsFinal -version
輸出
輸出有大幾百行，這里只取其中的兩個有關(guān)聯(lián)的參數(shù)
[Global flags]
uintx InitialSurvivorRatio = 8 {product}
uintx NewRatio = 2 {product}
... ...
java version "1.8.0_91"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_91-b14)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.91-b14, mixed mode)
參數(shù)解釋
| 參數(shù) | 作用 |
|---|---|
| -XX:InitialSurvivorRatio | 新生代Eden/Survivor空間的初始比例 |
| -XX:Newratio | Old區(qū) 和 Yong區(qū) 的內(nèi)存比例 |
一道推算題
默認參數(shù)下，如果僅給出eden區(qū)40M，求堆空間總大小
根據(jù)比例可以推算出，兩個survivor區(qū)各5M，年輕代50M。老年代是年輕代的兩倍，即100M。那么堆總大小就是150M。
4.2 字符串常量池
JDK1.7 就開始“去永久代”的工作了。 1.7把字符串常量池從永久代中剝離出來，存放在堆空間中。
a. jvm參數(shù)配置
-XX:MaxPermSize=10m -XX:PermSize=10m -Xms100m -Xmx100m -XX:-UseGCOverheadLimit
b. 測試代碼
public class StringOomMock {
public static void main(String[] args) {
try {
List<String> list = new ArrayList<String>();
for (int i = 0; ; i++) {
System.out.println(i);
list.add(String.valueOf("String" + i++).intern());
}
} catch (java.lang.Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
c. jdk1.6 下的運行結(jié)果
jdk1.6 環(huán)境下是永久代OOM
153658 153660 Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space at java.lang.String.intern(Native Method) at com.jd.im.StringOomMock.main(StringOomMock.java:17)
d. jdk1.7 下的運行結(jié)果
jdk1.7 下是堆OOM，并且伴隨著頻繁的FullGC， CPU一直高位運行
2252792 2252794 2252796 2252798 *** java.lang.instrument ASSERTION FAILED ***: "!errorOutstanding" with message can't create name string at ../../../src/share/instrument/JPLISAgent.c line: 807 Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.nio.CharBuffer.wrap(CharBuffer.java:369) at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(StreamEncoder.java:265) at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(StreamEncoder.java:125) at java.io.OutputStreamWriter.write(OutputStreamWriter.java:207) at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(BufferedWriter.java:129) at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:526) at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:597) at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:736) at com.jd.im.StringOomMock.main(StringOomMock.java:16)
e. jdk1.8 下的運行結(jié)果
jdk1.8的運行結(jié)果同1.7的一樣，都是堆空間OOM。
2236898 2236900 2236902 Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.lang.Integer.toString(Integer.java:403) at java.lang.String.valueOf(String.java:3099) at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:597) at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:736) at com.jd.im.StringOomMock.main(StringOomMock.java:16)
5. 元數(shù)據(jù)區(qū)
元數(shù)據(jù)區(qū)取代了1.7版本及以前的永久代。元數(shù)據(jù)區(qū)和永久代本質(zhì)上都是方法區(qū)的實現(xiàn)。方法區(qū)存放虛擬機加載的類信息，靜態(tài)變量，常量等數(shù)據(jù)。
元數(shù)據(jù)區(qū)OOM測試：
a. jvm參數(shù)配置
-XX:MetaspaceSize=8m -XX:MaxMetaspaceSize=50m
b. 測試代碼
借助cglib框架生成新類。
public class MetaSpaceOomMock {
public static void main(String[] args) {
ClassLoadingMXBean loadingBean = ManagementFactory.getClassLoadingMXBean();
while (true) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(MetaSpaceOomMock.class);
enhancer.setCallbackTypes(new Class[]{Dispatcher.class, MethodInterceptor.class});
enhancer.setCallbackFilter(new CallbackFilter() {
@Override
public int accept(Method method) {
return 1;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
return super.equals(obj);
}
});
Class clazz = enhancer.createClass();
System.out.println(clazz.getName());
//顯示數(shù)量信息（共加載過的類型數(shù)目，當(dāng)前還有效的類型數(shù)目，已經(jīng)被卸載的類型數(shù)目）
System.out.println("total: " + loadingBean.getTotalLoadedClassCount());
System.out.println("active: " + loadingBean.getLoadedClassCount());
System.out.println("unloaded: " + loadingBean.getUnloadedClassCount());
}
}
}
c. 運行輸出
jvm.MetaSpaceOomMock$$EnhancerByCGLIB$$567f7ec0 total: 6265 active: 6265 unloaded: 0 jvm.MetaSpaceOomMock$$EnhancerByCGLIB$$3501581b total: 6266 active: 6266 unloaded: 0 Exception in thread "main" net.sf.cglib.core.CodeGenerationException: java.lang.reflect.InvocationTargetException-->null at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.generate(AbstractClassGenerator.java:345) at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.generate(Enhancer.java:492) at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator$ClassLoaderData$3.apply(AbstractClassGenerator.java:93) at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator$ClassLoaderData$3.apply(AbstractClassGenerator.java:91) at net.sf.cglib.core.internal.LoadingCache$2.call(LoadingCache.java:54) at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266) at net.sf.cglib.core.internal.LoadingCache.createEntry(LoadingCache.java:61) at net.sf.cglib.core.internal.LoadingCache.get(LoadingCache.java:34) at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator$ClassLoaderData.get(AbstractClassGenerator.java:116) at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.create(AbstractClassGenerator.java:291) at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.createHelper(Enhancer.java:480) at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.createClass(Enhancer.java:337) at jvm.MetaSpaceOomMock.main(MetaSpaceOomMock.java:38) Caused by: java.lang.reflect.InvocationTargetException at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source) at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43) at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498) at net.sf.cglib.core.ReflectUtils.defineClass(ReflectUtils.java:413) at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.generate(AbstractClassGenerator.java:336) ... 12 more Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method) at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:763) ... 17 more
如果是1.7的jdk，那么報OOM的將是PermGen區(qū)域。
6. 直接內(nèi)存
jdk1.4引入了NIO，它可以使用Native函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存。
三、通過VM.native_memory觀察各個區(qū)的內(nèi)存占用
navtive memory tracking的oracle官方文檔 https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/troubleshoot/tooldescr007.html，這里不做贅述
進程啟動參數(shù)增加：
-XX:NativeMemoryTracking=summary
命令行執(zhí)行：jcmd 1 VM.native_memory
[apps@mvx ~]$ jcmd 1 VM.native_memory
1:
Native Memory Tracking:
Total: reserved=4707221KB, committed=2283297KB
- Java Heap (reserved=2516992KB, committed=1263104KB)
(mmap: reserved=2516992KB, committed=1263104KB)
- Class (reserved=1216882KB, committed=186610KB)
(classes #26465)
(malloc=8562KB #65948)
(mmap: reserved=1208320KB, committed=178048KB)
- Thread (reserved=389347KB, committed=389347KB)
(thread #378)
(stack: reserved=387556KB, committed=387556KB)
(malloc=1286KB #1889)
(arena=506KB #752)
- Code (reserved=268974KB, committed=134102KB)
(malloc=19374KB #20793)
(mmap: reserved=249600KB, committed=114728KB)
- GC (reserved=95490KB, committed=90598KB)
(malloc=3522KB #1944)
(mmap: reserved=91968KB, committed=87076KB)
- Compiler (reserved=932KB, committed=932KB)
(malloc=801KB #1684)
(arena=131KB #5)
- Internal (reserved=181632KB, committed=181632KB)
(malloc=181600KB #38974)
(mmap: reserved=32KB, committed=32KB)
- Symbol (reserved=30300KB, committed=30300KB)
(malloc=26424KB #279074)
(arena=3876KB #1)
- Native Memory Tracking (reserved=6482KB, committed=6482KB)
(malloc=49KB #550)
(tracking overhead=6434KB)
- Arena Chunk (reserved=188KB, committed=188KB)
(malloc=188KB)
總結(jié)
以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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