全网最硬核 JVM 内存解析（上）.pdf
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“亲切”的问候。如果是正常读者看到，笔者在这⾥说声对不起，。如果被抄袭狗或者洗稿狗看到了，希
望你能够好好反思，不要再抄袭了，谢谢。
今天⼜是⼲货满满的⼀天，这是全⽹最硬核 JVM 解析系列第四篇，往期精彩：
全⽹最硬核 TLAB 解析
全⽹最硬核 Java 随机数解析
全⽹最硬核 Java 新内存模型解析
本篇是关于 JVM 内存的详细分析。⽹上有很多关于 JVM 内存结构的分析以及图⽚，但是由于不是⼀
⼿的资料亦或是⼈云亦云导致有很错误，造成了很多误解；并且，这⾥可能最容易混淆的是⼀边是
JVM Specification 的定义，⼀边是 Hotspot JVM 的实际实现，有时候⼈们⼀些部分说的是 JVM
Specification，⼀部分说的是 Hotspot 实现，给⼈⼀种割裂感与误解。本篇主要从 Hotspot 实现出
发，以 Linux x86 环境为主，紧密贴合 JVM 源码并且辅以各种 JVM ⼯具验证帮助⼤家理解 JVM 内
存的结构。但是，本篇仅限于对于这些内存的⽤途，使⽤限制，相关参数的分析，有些地⽅可能⽐较深
⼊，有些地⽅可能需要结合本身⽤这块内存涉及的 JVM 模块去说，会放在另⼀系列⽂章详细描述。最
后，洗稿抄袭狗不得 house
本篇全篇⽬录（以及涉及的 JVM 参数）：
1. 从 Native Memory Tracking 说起（全⽹最硬核 JVM 内存解析 - 1.从 Native Memory Tracking
说起开始）
1. 2. Native Memory Tracking 的开启
2. Native Memory Tracking 的使⽤（涉及 JVM 参数：NativeMemoryTracking）
3. Native Memory Tracking 的 summary 信息每部分含义
4. Native Memory Tracking 的 summary 信息的持续监控
5. 为何 Native Memory Tracking 中申请的内存分为 reserved 和 committed
3. JVM 内存申请与使⽤流程（全⽹最硬核 JVM 内存解析 - 2.JVM 内存申请与使⽤流程开始）
1. 4. Linux 下内存管理模型简述
2. JVM commit 的内存与实际占⽤内存的差异
1. 3. JVM commit 的内存与实际占⽤内存的差异
4. ⼤⻚分配 UseLargePages（全⽹最硬核 JVM 内存解析 - 3.⼤⻚分配 UseLargePages开始）
1. 5. Linux ⼤⻚分配⽅式 - Huge Translation Lookaside Buffer Page (hugetlbfs)
2. Linux ⼤⻚分配⽅式 - Transparent Huge Pages (THP)
3. JVM ⼤⻚分配相关参数与机制（涉及 JVM 参数：
UseLargePages,UseHugeTLBFS,UseSHM,UseTransparentHugePages,LargePageSizeI
nBytes）
5. Java 堆内存相关设计（全⽹最硬核 JVM 内存解析 - 4.Java 堆内存⼤⼩的确认开始）
1. 6. 通⽤初始化与扩展流程
2. 直接指定三个指标的⽅式（涉及 JVM 参数：
MaxHeapSize,MinHeapSize,InitialHeapSize,Xmx,Xms）
3. 不⼿动指定三个指标的情况下，这三个指标(MinHeapSize,MaxHeapSize,InitialHeapSize)是如
何计算的
4. 压缩对象指针相关机制（涉及 JVM 参数：UseCompressedOops）（全⽹最硬核 JVM 内存解
析 - 5.压缩对象指针相关机制开始）
1. 5. 压缩对象指针存在的意义（涉及 JVM 参数：ObjectAlignmentInBytes）
2. 压缩对象指针与压缩类指针的关系演进（涉及 JVM 参数：
UseCompressedOops,UseCompressedClassPointers）
3. 压缩对象指针的不同模式与寻址优化机制（涉及 JVM 参数：
ObjectAlignmentInBytes,HeapBaseMinAddress）
6. 为何预留第 0 ⻚，压缩对象指针 null 判断擦除的实现（涉及 JVM 参数：
HeapBaseMinAddress）
7. 结合压缩对象指针与前⾯提到的堆内存限制的初始化的关系（涉及 JVM 参数：
HeapBaseMinAddress,ObjectAlignmentInBytes,MinHeapSize,MaxHeapSize,InitialHeapSize
）
8. 使⽤ jol + jhsdb + JVM ⽇志查看压缩对象指针与 Java 堆验证我们前⾯的结论
1. 9. 验证 32-bit 压缩指针模式
2. 验证 Zero based 压缩指针模式
3. 验证 Non-zero disjoint 压缩指针模式
4. 验证 Non-zero based 压缩指针模式
10. 堆⼤⼩的动态伸缩（涉及 JVM 参数：
MinHeapFreeRatio,MaxHeapFreeRatio,MinHeapDeltaBytes）（全⽹最硬核 JVM 内存解析
- 6.其他 Java 堆内存相关的特殊机制开始）
11. 适⽤于⻓期运⾏并且尽量将所有可⽤内存被堆使⽤的 JVM 参数 AggressiveHeap
12. JVM 参数 AlwaysPreTouch 的作⽤
13. JVM 参数 UseContainerSupport - JVM 如何感知到容器内存限制
14. JVM 参数 SoftMaxHeapSize - ⽤于平滑迁移更耗内存的 GC 使⽤
7. JVM 元空间设计（全⽹最硬核 JVM 内存解析 - 7.元空间存储的元数据开始）
1. 8. 什么是元数据，为什么需要元数据
2. 什么时候⽤到元空间，元空间保存什么
1. 3. 什么时候⽤到元空间，以及释放时机
2. 元空间保存什么
4. 元空间的核⼼概念与设计（全⽹最硬核 JVM 内存解析 - 8.元空间的核⼼概念与设计开始）
1. 5. 元空间的整体配置以及相关参数（涉及 JVM 参数：
MetaspaceSize,MaxMetaspaceSize,MinMetaspaceExpansion,MaxMetaspaceExpansio
n,MaxMetaspaceFreeRatio,MinMetaspaceFreeRatio,UseCompressedClassPointers,Co
mpressedClassSpaceSize,CompressedClassSpaceBaseAddress,MetaspaceReclaimPo
licy）
2. 元空间上下⽂ MetaspaceContext
3. 虚拟内存空间节点列表 VirtualSpaceList
4. 虚拟内存空间节点 VirtualSpaceNode 与 CompressedClassSpaceSize
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