JVM内存模型——JAVA的根基

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虚拟机栈

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虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)是线程隔离的,每创建一个线程时就会对应创建一个Java栈,即每个线程都有自己独立的虚拟机栈。这个栈中又会对应包含多个栈帧,每调用一个方法时就会往栈中创建并压入一个栈帧,栈帧存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息,每一个方法从调用到最终返回结果的过程,就对应一个栈帧从入栈到出栈的过程。

虚拟机栈是一个后入先出的数据结构,线程运行过程中,只有处于栈顶的栈帧才是有效的,称为当前栈帧,与这个栈帧相关联的方法称为当前方法,当前活动帧栈始终是虚拟机栈的栈顶元素。

栈的大小可以固定也可以动态扩展。

在固定大小的情况下,JVM会为每个线程的虚拟机栈分配一定的内存大小(-Xss参数),因此虚拟机栈能够容纳的栈帧数量是有限的,若栈帧不断进栈而不出栈,最终会导致当前线程虚拟机栈的内存空间耗尽,会抛出StackOverflowError异常。 在动态扩展的情况下,当整个虚拟机栈内存耗尽,并且无法再申请到新的内存时,就会抛出OutOfMemoryError异常。 栈溢出代码:

public class StackOverFlow {
	public static void main(String[] args){
		new StackOverFlow().test();
	}

	private void test() {
		System.out.println("run...");
		test();
	}
}

(在单个线程下,无论是由于栈帧太大,还是虚拟机栈容量太小,当内存无法分配的时候,虚拟机抛出的都是 StackOverflowError 异常,而不是OOM。)

run...Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
	at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeLoop(UTF_8.java:691)
	at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(CharsetEncoder.java:579)

堆溢出代码:(由于在Windows 平台的虚拟机中, Java 的线程是映射到操作系统的内核线程上的,所以多线程代码执行时有较大的风险,可能会导致操作系统崩溃。)

public class JavaVMStackOOM {

    private void dontStop() {
        while (true) {
        }
    }

    //通过不断的创建新的线程使Stack内存耗尽
    public void stackLeakByThread() {
        while (true) {
            Thread thread = new Thread(() -> dontStop());
            thread.start();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
        oom.stackLeakByThread();
    }

}
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

本地方法栈

方法区

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- JAVA堆的分类:

从内存回收的角度上看,可分为新生代(Eden空间,From Survivor空间、To Survivor空间)及老年代(Tenured Gen)。

从内存分配的角度上看,为了解决分配内存时的线程安全性问题,线程共享的JAVA堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(TLAB)。