JVMシリーズのメモリモデルの詳細な説明

1. メモリモデルとランタイムデータ領域

この章では、Java 仮想マシンのメモリモデルについて紹介します。JVM ランタイムデータベースは仕様であり、JVM メモリモデルはこの仕様の実装であると理解できます。

Java 仮想マシンはヒープ領域とメソッド領域にデータを格納することに重点を置いているため、この章ではこれら 2 つの側面についても詳しく説明します。ヒープとメソッド領域は共有メモリですが、Java 仮想マシンスタック、ネイティブメソッドスタック、およびプログラムカウンターはスレッド専用です。

2. マインドマップと凡例

1 つは非ヒープ領域 (メソッド領域) であり、一般に「永続世代」とも呼ばれます。もう 1 つはヒープ領域で、若い領域と古い領域に分かれています。若い領域は 2 つの部分に分かれており、1 つは Eden 領域、もう 1 つは Survivor 領域 (S0+S1) です。S0 領域は From 領域とも呼ばれ、S1 は To 領域とも呼ばれます。

3. オブジェクトはJVMからスペースを申請する

4. サバイバーゾーンはなぜ必要なのでしょうか?

なぜ生存者エリアが必要なのでしょうか? エデンで十分ではないのですか?

Survivor 領域を設計しないと仮定すると、Eden 領域で MinorGC が実行され、オブジェクトは直接 Old 領域に送られます。このようにすると、Old 領域はすぐにいっぱいになります。Old 領域がいっぱいになると、FullGC が実行されます (Old 領域では MajorGC が実行され、通常は MinorGC が伴います)。FullGC は非常に時間がかかるため、Survivor 領域を設計する目的は、Old 領域に送られるオブジェクトの数を減らすことです。過渡的な Survivor 領域があります。

補足: マイナーGC: 新世代
メジャーGC: 旧世代
フルGC: 新世代 + 旧世代
エデン:S1:S2は8:1:1

5. なぜ 2 つのサバイバーゾーンが必要なのですか?

2 つの Survivor 領域を必要とする目的は、メモリの断片化を回避することです。なぜそんなことを言うのですか？
Survivor スペースが 1 つだけ設計されていると仮定すると、Eden スペースがいっぱいになると、Minor GC が実行され、Eden スペース内の生き残ったオブジェクトが Survivor スペースに移動されます。次に Eden スペースがいっぱいになると、問題が発生します。Minor GC によって、Eden スペースのオブジェクトが Survivor スペースに強制的に移動され、オブジェクトが占有するメモリが不連続になります。

6. 検証例

ヒープメモリオーバーフロー

lombok.Data をインポートします。
org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping をインポートします。
org.springframework.web.bind.annotation.RestController をインポートします。

java.util.ArrayList をインポートします。
java.util.List をインポートします。

@レストコントローラ
パブリッククラスHeapController{

    リスト<Foo> リスト = 新しい ArrayList<Foo>();
    @GetMapping(値 = {"ヒープ"})
    パブリック文字列ヒープテスト() {
        （真）の間{
            リストに追加します(新しいFoo());
        }
    }


    @データ
    クラスFoo {
        文字列 str;
    }
}

インターフェースにアクセスすると、メモリオーバーフローが発生します。

java.lang.OutOfMemoryError: Java ヒープスペース
...

パラメータを設定できます: 例: -Xms64M -Xmx512M

メソッド領域のメモリオーバーフロー

asm、maven 構成の使用:

<依存関係>
  <groupId>アセンブラ</groupId>
  <artifactId>アセンブリ</artifactId>
  <バージョン>3.3.1</バージョン>
</依存関係>

コードを記述し、メソッド領域にクラス情報を追加します。コンピュータのパフォーマンスが十分でない場合は、このコードを実行しないでください。コンピュータが再起動する原因になりやすいです。メモリを消費しすぎる場合は、ループの数を減らすこともできます。

org.objectweb.asm.ClassWriter をインポートします。
org.objectweb.asm.MethodVisitor をインポートします。
org.objectweb.asm.Opcodes をインポートします。

java.util.ArrayList をインポートします。
java.util.List をインポートします。

パブリッククラスMyMetaspaceはClassLoaderを拡張します{

  パブリック静的リスト<Class<?>>createClasses() {
    List<Class<?>> classes = new ArrayList<Class<?>>();
    (int i = 0; i < 10000000; ++i) の場合 {
      クラスライター cw = 新しいクラスライター(0);
      cw.visit(Opcodes.V1_1, Opcodes.ACC_PUBLIC, "クラス" + i, null,
              "java/lang/Object", null);
      MethodVisitor mw = cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "<init>",
              "()V", null, null);
      mw.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
      mw.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL、"java/lang/Object"、
              "<init>", "()V");
      mw.visitInsn(オペコード.RETURN);
      mw.visitMaxs(1, 1);
      mw.visitEnd();
      MyMetaspace テスト = 新しい MyMetaspace();
      バイト[]コード = cw.toByteArray();
      クラス<?> exampleClass = test.defineClass("Class" + i, code, 0,
              コードの長さ);
      クラスを追加します(exampleClass);
    }
    クラスを返します。
  }
}

メソッド領域テストインターフェース:

com.example.jvm.jvmexceptionexample.asm.MyMetaspace をインポートします。
org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping をインポートします。
org.springframework.web.bind.annotation.RestController をインポートします。

java.util.ArrayList をインポートします。
java.util.List をインポートします。

@レストコントローラ
パブリッククラスNonHeapController {

    リスト<Class<?>> list = 新しい ArrayList<Class<?>>();

    @GetMapping(値 = {"/noheap"})
    パブリック文字列noheap() {
        （真）の間{
            リストにすべてを追加します(MyMetaspace.createClasses());
        }
    }

}

java.lang.OutOfMemoryError: メタスペース
java.lang.ClassLoader.defineClass1(ネイティブメソッド) ~[na:1.8.5_54]

解決策: Metaspace のサイズを設定します (例: -XX:MetaspaceSize=64M -XX:MaxMetaspaceSize=512M)

Java 仮想マシンスタック

前に学んだように、Java 仮想マシンスタックはスタックフレームの形式で保存されます。1 つのメソッドは 1 つのスタックフレームに対応し、キューモードでスタックにプッシュされます。したがって、プログラムが Java 仮想マシンスタックに問題を引き起こすかどうかをテストする場合は、再帰メソッドを使用してテストできます。

org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping をインポートします。
org.springframework.web.bind.annotation.RestController をインポートします。

@レストコントローラ
パブリッククラスStackController{

    パブリック静的ロングカウント = 0;

    パブリック静的void add(long i) {
        カウント++;
        追加(i);
    }

    @GetMapping(値 = {"スタック"})
    パブリックボイドスタック（）{
        追加(1);
    }

}

StackOverflow、スタックオーバーフロー例外: