Android性能调优篇之探索JVM内存分配

简介:

开篇废话

今天我们一起来学习JVM的内存分配,主要目的是为我们Android内存优化打下基础。

一直在想以什么样的方式来呈现这个知识点才能让我们易于理解,最终决定使用方法为:图解+源代码分析

欢迎访问我的个人博客:senduo's blog

希望能在我们平时开发写代码的时候,能够知道当前写的这段代码,内存方面是如何分配的。

我们深知,一个Java程序员在很多时候根本不用操心内存的释放,而是依靠JVM去管理,以前写C++代码的时候,却要时刻记着new的空间要及时释放掉,不然程序很容易出现内存溢出的情况。因为,Java在这方面确实方便了许多,让我们有更多精力去考虑业务方面的实现。但是,这并不意味着我们就能肆无忌惮的使用内存,因为:

1.JVM并不会及时的去清理内存

2.我们无法通过代码去控制JVM去清理内存

这就要求我们平时在开发过程中,要了解JVM的垃圾回收机制,合理安排内存。

那么怎么样才能合理安排内存呢?那么就需要我们了解JVM的内存分配机制,而后才能真正控制好,让程序运行在我们鼓掌之中。


技术详情

1.JVM内存模型

平时我们对于Java内存都有一个比较粗略的概念,就是分堆和栈,但实际上还是复杂得多,以下给出完整内存模型:

内存模型
内存模型

相对应区域的内容为:

内容模型
内容模型

1.1程序计数器PC

这一个区域我概括了以下几个要点:

1.这一区域不会出现OOM(Out Of Memory)错误的情况

2.属于线程私有,因为每一个线程都有自己的一个程序计数器,来表示当前线程执行的字节码行号

3.标识Java方法的字节码地址,而不是Native方法

4.处于CPU上,我们无法直接操作这块区域


1.2虚拟机栈

这个区域也是我们平时口中说的堆栈的栈,关于这个块区域有如下要点:

1.属于线程私有,与线程的生命周期相同

2.每一个java方法被执行的时候,这个区域会生成一个栈帧

4.栈帧中存放的局部变量有8种基本数据类型,以及引用类型(对象的内存地址)

5.java方法的运行过程就是栈帧在虚拟机栈中入栈和出栈的过程

6.当线程请求的栈的深度超出了虚拟机栈允许的深度时,会抛出StackOverFlow的错误

7.当Java虚拟机动态扩展到无法申请足够内存时会抛出OutOfMemory的错误

1.3本地方法栈

这个区域,属于线程私有,顾名思义,区别于虚拟机栈,这里是用来处理Native方法(Java本地方法)的,而虚拟机栈是处理Java方法的。对于Native方法,Object中就有不少的Native的方法,hashCode,wait等,这些方法的执行很多时候都是借助于操作系统。

这一区域也有可能抛出StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError

1.4 Java堆

我们平时说得最多,关注得最多的一个区域,就是他了。我们后期进行的性能优化主要针对这部分内存,GC的主战场,这个地方存放的几乎所有的对象实例和数组数据。这里我大概进行了如下概括:

1.Java堆属于线程共享区域,所有的线程共享这一块内存区域

2.从内存回收角度,Java堆可被分为新生代和老年代,这样分能够更快的回收内存

3.从内存分配角度,Java堆可划分出线程私有的分配缓存区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB),这样能够更快的分配内存

4.当Java虚拟机动态扩展到无法申请足够内存时会抛出OutOfMemory的错误

1.5 方法区

方法区主要存放的是已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、编译器编译后的代码等数据。GC在该区域出现的比较少。概括如下:

1.方法区属于线程共享区域

2.习惯性加他永久代

3.垃圾回收很少光顾这个区域,不过也是需要回收的,主要针对常量池回收,类型卸载

4.常量池用于存放编译期生成的各种字节码和符号引用,常量池具有一定的动态性,
  里面可以存放编译期生成的常量

5.运行期间的常量也可以添加进入常量池中,比如string的intern()方法。


1.6 运行时常量池

运行时常量池也是方法区的一部分,用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。单独拿出来说明一下,是因为我们平时使用String比价多,涉及到这一块的知识,但这一块区域不会抛出OutOfMemoryError

2.JVM内存源码示例说明

首先写了一个main方法,来做演示,代码如下:

package senduo.com.memory.allocate;

/**
 * *****************************************************************
 * * 文件作者:ouyangshengduo
 * * 创建时间:2017/8/11
 * * 文件描述:内存分配调用过程演示代码
 * * 修改历史:2017/8/11 9:39*************************************
 **/
public class MemoryAllocateDemo {
    public static void main(String[] args){ //JVM自动寻找main方法
        /**
         * 执行第一句代码,创建一个Test实例test,在栈中分配一块内存,存放一个指向堆区实例对象的指针
         */
        Test test = new Test();
        
        /**
         * 执行第二句代码,声明定义一个int型变量(8种基本数据类型),在栈区直接分配一块内存存储这个变量的值
         */
        int date = 9;
        
        /**
         * 执行第三句代码,创建一个BirthDate实例bd1,在栈中分配一块内存,存放一个指向堆区实例对象的指针
         */
        BirthDate bd1 = new BirthDate(13,6,1991);
        
        /**
         * 执行第四句代码,创建一个BirthDate实例bd2,在栈中分配一块内存,存放一个指向堆区实例对象的指针
         */
        BirthDate bd2 = new BirthDate(30,4,1991);
        
        /**
         * 执行第五句代码,方法test1入栈帧,执行完出栈
         */
        test.test1(date);
        
        /**
         * 执行第六句代码,方法test2入栈帧,执行完出栈
         */
        test.test2(bd1);
        
        /**
         * 执行第七句代码,方法test3入栈帧,执行完出栈
         */
        test.test3(bd2);

    }
}

演示过程一

1.JVM自动寻找main方法,执行第一句代码,创建一个Test类的实例test,
  在栈中分配一块内存,存放一个指向堆区对象的指针110925。

2.创建一个int型的变量date,由于是基本类型,直接在栈中存放date对应的值9。

3.创建两个BirthDate类的实例bd1、bd2,在栈中分别存放了对应的指针指向各自的对象
  ,他们在实例化时调用了有参数的构造方法,因此对象中有自定义初始值。
  

图解如下:

内存分配调用演示一
内存分配调用演示一

演示过程二

1.test1方法入栈帧,以date为参数

2.value为局部变量,把value放在栈中,并且把date的值赋值给value

3.把123456赋值给value局部变量

4.test1方法执行完,value内存被释放,test1方法出栈
内存分配调用演示二
内存分配调用演示二
内存分配调用演示二
内存分配调用演示二
内存分配调用演示二
内存分配调用演示二

演示过程三

1.test2方法入栈帧,以实例bd1为参数

2.birthDate为局部变量,把birthDate放在栈中,把bd1的引用的值赋值给birthDate,
  也就是bd1与birthDate的地址都是指向同一个堆区的实例
3.在堆区new了一个对象,并且把这个堆区的指针保存在栈区中birthDate对应的内存空
  间,这个时候,bd1与birthDate指向了不同的堆区,那么birthDate的改变,并不会对
  bd1造成影响

4.test2方法执行完,栈中的birthDate空间被释放,test2方法出栈,但堆区的内存空间
  则要等待系统自动回收
内存分配调用演示三
内存分配调用演示三
内存分配调用演示三
内存分配调用演示三
内存分配调用演示三
内存分配调用演示三

演示过程四

1.test3方法入栈帧,以实例bd2为参数

2.birthDate为局部变量,把birthDate放在栈中,把bd2的引用的值赋值给birthDate,
  也就是bd2与birthDate的地址都是指向同一个堆区的实例
3.调用birthDate的setDay方法,因为birthDate与bd2指向的是同一个对象,也就是bd2调用了setDay方法,所以,也会bd2造成影响

4.test3方法执行完,栈中的birthDate空间被释放,test3方法出栈

内存分配调用演示四
内存分配调用演示四
内存分配调用演示四
内存分配调用演示四
内存分配调用演示四
内存分配调用演示四

3.JVM内存分配小结

跟着上面四个步骤,走一遍,会发现其实也不会那么复杂,掌握思想就能摸到门路了,我们平时注意区分一下基本数据类型的变量和引用数据类型变量,以下进行了几点概括:

1.局部变量中的基本数据类型的值直接存栈中

2.局部变量中的引用数据类型在栈中存的是引用类型的指针(地址)

3.栈中的数据与堆中的数据内存回收并不是同步的,栈中的只要方法运行完,就会直接
  销毁局部变量,但堆中的对象不一定立即销毁
  
4.类的成员变量在不同对象中各不相同,都有自己的存储空间(成员变量在堆中的对象中
  )。而类的方法却是该类的所有对象共享的,只有一套,对象使用方法的时候方法才被
  压入栈,方法不使用则不占用内存

干货总结

终于把JVM内存分配的分享写完了,一路写下来,确实对内存分配又深入了解了一次。期间参考了以下博客:

Java之美[从菜鸟到高手演变]之JVM内存管理及垃圾回收

Java 内存分配全面浅析

Jvm内存模型

通过对JVM内存模型的认识后,下一章将进行JVM垃圾回收机制的探索。







    本文转自 一点点征服   博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/ldq2016/p/8036464.html ,如需转载请自行联系原作者




相关文章
|
22天前
|
编解码 算法 Java
构建高效的Android应用:内存优化策略详解
随着智能手机在日常生活和工作中的普及,用户对移动应用的性能要求越来越高。特别是对于Android开发者来说,理解并实践内存优化是提升应用程序性能的关键步骤。本文将深入探讨针对Android平台的内存管理机制,并提供一系列实用的内存优化技巧,以帮助开发者减少内存消耗,避免常见的内存泄漏问题,并确保应用的流畅运行。
|
存储 安全 算法
深入剖析JVM内存管理与对象创建原理
JVM内存管理,JVM运行时区域,直接内存,对象创建原理。
36 2
|
1月前
|
存储 算法 安全
【JVM】深入理解JVM对象内存分配方式
【JVM】深入理解JVM对象内存分配方式
24 0
|
1月前
|
Java 程序员
探讨JVM垃圾回收机制与内存泄漏
探讨JVM垃圾回收机制与内存泄漏
|
18天前
|
存储 缓存 Java
金石原创 |【JVM盲点补漏系列】「并发编程的难题和挑战」深入理解JMM及JVM内存模型知识体系机制(1)
金石原创 |【JVM盲点补漏系列】「并发编程的难题和挑战」深入理解JMM及JVM内存模型知识体系机制(1)
33 1
|
17天前
|
缓存 Java C#
【JVM故障问题排查心得】「Java技术体系方向」Java虚拟机内存优化之虚拟机参数调优原理介绍(一)
【JVM故障问题排查心得】「Java技术体系方向」Java虚拟机内存优化之虚拟机参数调优原理介绍
57 0
|
4天前
|
存储 前端开发 安全
JVM内部世界(内存划分,类加载,垃圾回收)(上)
JVM内部世界(内存划分,类加载,垃圾回收)
21 0
|
23天前
|
缓存 移动开发 Java
构建高效Android应用:内存优化实战指南
在移动开发领域,性能优化是提升用户体验的关键因素之一。特别是对于Android应用而言,由于设备和版本的多样性,内存管理成为开发者面临的一大挑战。本文将深入探讨Android内存优化的策略和技术,包括内存泄漏的诊断与解决、合理的数据结构选择、以及有效的资源释放机制。通过实际案例分析,我们旨在为开发者提供一套实用的内存优化工具和方法,以构建更加流畅和高效的Android应用。
|
26天前
|
监控 Java Android开发
构建高效Android应用:从内存管理到性能优化
【2月更文挑战第30天】 在移动开发领域,打造一个流畅且响应迅速的Android应用是每个开发者追求的目标。本文将深入探讨如何通过有效的内存管理和细致的性能调优来提升应用效率。我们将从分析内存泄露的根本原因出发,讨论垃圾回收机制,并探索多种内存优化策略。接着,文中将介绍多线程编程的最佳实践和UI渲染的关键技巧。最后,我们将通过一系列实用的性能测试工具和方法,帮助开发者监控、定位并解决性能瓶颈。这些技术的综合运用,将指导读者构建出更快速、更稳定、用户体验更佳的Android应用。
|
1月前
|
传感器 缓存 Android开发
构建高效的Android应用:从内存优化到电池寿命
【2月更文挑战第23天】在移动开发领域,性能优化是一个持续的挑战。特别是对于Android应用来说,由于设备多样性和碎片化问题,开发者需要采取一系列策略来保证应用的流畅运行。本文深入探讨了Android应用的性能优化,包括内存管理、电池使用效率和UI渲染。我们将提供实用的技巧和最佳实践,帮助开发者构建更加高效、响应迅速的应用,从而改善用户体验并延长设备电池寿命。
13 1