图解 JVM

// 参数是申请的堆外内存的大小
// 返回的是 DirectByteBuffer（这个对象是 JVM 堆内存里的一个对象，里面包含指针，指向引用的一块堆外的内存）
// 可以把数据直接写入到堆外内存里去，然后将数据直接通过 Socket 发送
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024); 

• -XX:MaxDirectMemorySize：可以设置最大的堆外内存大小

• 优点：
  • 堆内的数据，要网络IO写出去，要先拷贝到堆外内存，再写入到socket里发送出去，如果直接将数据分配在堆外内存，是不需要有一次额外的拷贝的，性能是比较高的
• 缺点：
  • 堆外内存难以控制，如果内存泄漏，很难排查

场景：如果设置的堆外内存最大可以使用1GB，此时已经使用了950MB空间，然后还要申请一块80MB的堆外内存

1. 如果堆外内存足够，就直接预留一部分内存
2. 如果堆外内存不足，则将已经被JVM垃圾回收的DirectByteBuffer对象所引用的堆外内存释放
3. 如果进行一次堆外内存资源回收后，还不够进行本次堆外内存分配的话，则进行System.gc()（Full GC）
4. 如果9次尝试后，依旧没有足够的可用堆外内存，则抛异常（堆外内存溢出异常）

1. DirectByBuffer的回收，会回收关联的堆外内存：JVM一般分为young gc和full gc，无论发生哪种gc，都可能会回收掉一些没有GC roots变量引用的DirectByteBuffer对象，回收掉了之后，就会主动释放它们引用的那些堆外内存
2. 手动释放：内部有一个cleaner对象，可以用反射获取它，然后调用它的clean方法来主动释放内存

• 如果依靠JVM gc机制，可能DirectByteBuffer躲过N次minor gc进入了老年代，然后老年代迟迟没有放满，因此迟迟没有回收，此时可能导致DirectByteBuffer对象一直在引用堆外内存，当要分配更多的堆外内存时，无法腾出更多的内存，就会有堆外内存溢出了

• Ehcache中的一些版本，各种NIO框架：Dubbo、Memcache等会用到NIO包下ByteBuffer来创建堆外内存，堆外内存其实是不受JVM控制的内存

不一定，JVM通过逃逸分析，那些逃不出方法的对象会在栈上分配

• 逃逸分析：是一种可以有效减少Java程序中同步负载和内存堆分配压力的跨库函数全局数据流分析算法。通过逃逸分析，Java Hotspot编译器能够分析出一个新对象的引用的使用范围，从而决定是否要将这个对象分配到堆上
• 逃逸分析是指分析指针动态范围的方法，它同编译器优化原理的指针分析和外形分析相关联，当变量（或者对象）在方法中分配后，其指针有可能被返回或者被全局引用，这样就会被其它方法或者线程所引用，这种现象称作指针（或者引用）的逃逸（Escape）。通俗点讲，如果一个对象的指针被多个方法或者线程引用时，我们就称这个对象的指针发生了逃逸

• 栈上分配：可以降低垃圾收集器运行的频率
• 同步消除：如果发现某个对象只能从一个线程访问，那么这个对象上的操作不需要同步
• 标量替换：把对象分解成一个个基本类型，并且内存分配不再是分配在堆上，而是分配在栈上，好处有
  • 减少内存的使用，因为不用生成对象头
  • 程序内存回收效率高，并且GC频率也会减少

方法区和堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的字节码等数据

如果在H七墨博客otSpot虚拟机上开发、部署，很多程序员都把方法区称作永久代，可以说方法区是规范，永久代是HotSpot针对该规范进行的实现，在Java7及以前的版本，方法区都是永久代实现的

对于Java8，HotSpot取消了永久代，取而代之的是元空间（Metaspace）。换句话说，方法区还是在的，只是实现变了，从永久代变为元空间了

• 永久代的方法区和堆使用的物理内存是连续的

• 永久代通过以下参数配置大小：
  • -XX:PermSize：设置永久代的初始大小
  • -XX:MaxPermSize：设置永久代的最大值，默认是64M
• 对于永久代，如果动态生成很多class的话，很可能出现java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space错误，主要是因为永久代的配置是有限的。最典型的场景是在WEB开发比较多JSP页面的时候
• 在JDK8之后，方法区存在于元空间（Metaspace）。物理内存不再与堆连续，而是直接存在于本地内存中，理论上，机器的内存有多大，元空间就有多大

• 可以通过以下参数来设置元空间的大小
  • -XX:MetaspaceSize：初始空间大小，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC会对该值进行调整，如果释放了大量的空间，就适当降低该值；如果释放了很少的空间，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提高该值
  • -XX:MaxMetaspaceSize：最大空间，默认是没有限制
• 元空间替换永久代的原因总结：
  • 表面上是为了避免OOM异常，因为通常使用PermSize和MaxPermSize设置永久代的大小就决定了永久代的上限，但是不是总能知道应该设置为多少合适，如果使用默认值很容易造成OOM。当使用元空间时，可以加载多少类的元数据就不再由MaxPermSize控制，而是由系统的实际可用空间来控制

进行垃圾回收的过程中，会涉及对象的移动，为了保证对象引用更新的正确性，必须暂停所有的用户线程，像这样的停顿，虚拟机设计者形象的描述为Stop The World

在HotSpot中，有个数据结构（映射表）称为OopMap，一旦类加载动作完成的时候，在HotSpot就会把对象内什么偏移量上是什么类型的数据计算出来，记录到OoMap，在即时编译过程中，也会在特定的位置生成OopMap，记录下栈上和寄存器里哪些位置是引用，这些特定位置主要在：

1. 循环的末尾（非counted循环）
2. 方法临返回前 / 调用方法的call指令后
3. 可能抛异常的位置

上面的位置叫作安全点（safepoint），用户执行时，并非在代码指令流的任意位置都能够停顿下来进行垃圾收集，而是必须执行到安全点才能够暂停。

• 守护线程是程序运行的时候在后台提供的一种通用服务线程（垃圾回收线程就是典型的守护线程），用户线言七墨程是我们手动创建的线程
• 当主线程退出时，JVM也跟着退出运行，即使是死循环，守护线程也会被同时回收，而用户线程会一直在死循环里跑
• 守护线程拥有自动结束自己生命周期的特性，而用户线程没有
• 如果垃圾回收线程是非守护线程，当JVM要退出时，假如垃圾回收线程还在运行，会导致程序无https://qimok.cn法退出