所有的Java開發人員可能會遇到這樣的困惑?我該爲堆內存設置多大空間呢?OutOfMemoryError的異常到底涉及到運行時數據的哪塊區域?該怎麼解決呢?
Java內存模型
Java內存模型在JVM specification, Java SE 7 Edition, and mainly in the chapters “2.5 Runtime Data Areas” and “2.6 Frames”中有詳細的說明。對象和類的數據存儲在3個不同的內存區域:堆(heap space)、方法區(method area)、本地區(native area)。
堆內存存放對象以及數組的數據,方法區存放類的信息(包括類名、方法、字段)、靜態變量、編譯器編譯後的代碼,本地區包含線程棧、本地方法棧等存放線程
方法區有時被稱爲持久代(PermGen)。
所有的對象在實例化後的整個運行週期內,都被存放在堆內存中。堆內存又被劃分成不同的部分:伊甸區(Eden),倖存者區域(Survivor Sapce),老年代(Old Generation Space)。
方法的執行都是伴隨着線程的。原始類型的本地變量以及引用都存放在線程棧中。而引用關聯的對象比如String,都存在在堆中。爲了更好的理解上面這段話,我們可以看一個例子:
這段程序的數據在內存中的存放如下:
通過JConsole工具可以查看運行中的Java程序(比如Eclipse)的一些信息:堆內存的分配,線程的數量以及加載的類的個數;
Java內存結構
這裏有一份極好的白皮書:Memory Management in the Java HotSpot Virtual Machine。它描述了垃圾回收(GC)觸發的內存自動管理。Java的內存結構包含如下部分:
堆內存
堆內存同樣被劃分成了多個區域:
包含伊甸(Eden)和倖存者區域(Survivor Sapce)的新生代(Young generation)
老年代(Old Generation)
不同區域的存放的對象擁有不同的生命週期:
新建(New)或者短期的對象存放在Eden區域;
倖存的或者中期的對象將會從Eden區域拷貝到Survivor區域;
始終存在或者長期的對象將會從Survivor拷貝到Old Generation;
生命週期來劃分對象,可以消耗很短的時間和CPU做一次小的垃圾回收(GC)。原因是跟C一樣,內存的釋放(通過銷燬對象)通過2種不同的GC實現:Young GC、Full GC。
爲了檢查所有的對象是否能夠被銷燬,Young GC會標記不能銷燬的對象,經過多次標記後,對象將會被移動到老年代中。
哪兒的OutOfMemoryError
對內存結構清晰的認識同樣可以幫助理解不同OutOfMemoryErrors:
Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
原因:對象不能被分配到堆內存中
Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
原因:類或者方法不能被加載到老年代。它可能出現在一個程序加載很多類的時候,比如引用了很多第三方的庫;
Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
原因:創建的數組大於堆內存的空間
Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: request <size> bytes for <reason>. Out of swap space?
原因:分配本地分配失敗。JNI、本地庫或者Java虛擬機都會從本地堆中分配內存空間。
Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: <reason> <stack trace>(Native method)
原因:同樣是本地方法內存分配失敗,只不過是JNI或者本地方法或者Java虛擬機發現;
關於OutOfMemoryError的更多信息可以查看:“Troubleshooting Guide for HotSpot VM”, Chapter 3 on “Troubleshooting on memory leaks”