JVM執(zhí)行Java程序的過程中，會(huì)使用到各種數(shù)據(jù)區(qū)域，這些區(qū)域有各自的用途、創(chuàng)建和銷毀時(shí)間。根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范》，JVM包括下列幾個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域，如下圖所示：

其中紅色部分是線程私有的，即每個(gè)線程各自都有自己的一份。綠色部分是各個(gè)線程共享的。

1.PC寄存器（The pc Register）

（1）每一個(gè)Java線程都有一個(gè)PC寄存器。

（2）PC寄存器是用于存儲(chǔ)每個(gè)線程下一步將執(zhí)行的JVM指令，如該方法為native的，則PC寄存器中不存儲(chǔ)任何信息。

（3）此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在JVM Spec中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。

2.JVM棧（Java Virtual Machine Stacks）

（1）JVM棧是線程私有的，每個(gè)線程創(chuàng)建的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建JVM棧，與程PC寄存器一樣，JVM棧的生命周期也是與線程相同。

（2）JVM棧中存放的為當(dāng)前線程中局部基本類型的變量（Java中定義的八種基本類型：boolean、char、byte、short、int、long、float、double）、部分的返回結(jié)果以及Stack Frame，非基本類型的對(duì)象在JVM棧上僅存放一個(gè)指向堆上的地址。

（3）在JVM Spec中對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了兩種異常狀況：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果JVM棧可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展（JVM Spec中允許固定長度的JVM棧），當(dāng)擴(kuò)展時(shí)無法申請(qǐng)到足夠內(nèi)存則拋出OutOfMemoryError異常。

（4）由于JVM棧是線程私有的，因此其在內(nèi)存分配上非常高效，并且當(dāng)線程運(yùn)行完畢后，這些內(nèi)存也就被自動(dòng)回收。

3.本地方法棧（Native Method Stacks）

（1）本地方法棧與JVM棧所發(fā)揮作用是類似的，只不過JVM棧為虛擬機(jī)運(yùn)行JVM原語服務(wù)，而本地方法棧是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。它的實(shí)現(xiàn)的語言、方式與結(jié)構(gòu)并沒有強(qiáng)制規(guī)定，甚至有的虛擬機(jī)（譬如Sun Hotspot虛擬機(jī)）直接就把本地方法棧和JVM棧合二為一。

（2）和JVM棧一樣，這個(gè)區(qū)域也會(huì)拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

4.方法區(qū)（Method Area）

（1）別名叫做Non-Heap（非堆）。

（2）方法區(qū)域存放了所加載的類的信息（名稱、修飾符等）、類中的靜態(tài)變量、類中定義為final類型的常量、類中的Field信息、類中的方法信息，當(dāng)開發(fā)人員在程序中通過Class對(duì)象中的getName、isInterface等方法來獲取信息時(shí)，這些數(shù)據(jù)都來源于方法區(qū)域。

（3）方法區(qū)域是全局共享的，在一定的條件下它也會(huì)被GC，當(dāng)方法區(qū)域需要使用的內(nèi)存超過其允許的大小時(shí)，會(huì)拋出OutOfMemory的錯(cuò)誤信息。

（4）在Sun JDK中這塊區(qū)域?qū)?yīng)的為Permanet Generation，又稱為永久代，默認(rèn)為64M，可通過-XX:PermSize以及-XX:MaxPermSize來指定其大小。

5.運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool）

（1）類似C中的符號(hào)表，存放的為類中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等，其空間從方法區(qū)域中分配。

（2）Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，還有一項(xiàng)信息是常量表(constant_pool table)，用于存放編譯期已可知的常量，這部分內(nèi)容將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)（永久代）存放。但是Java語言并不要求常量一定只有編譯期預(yù)置入Class的常量表的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)常量池，運(yùn)行期間也可將新內(nèi)容放入常量池（最典型的String.intern()方法）。

（3）運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分，自然受到方法區(qū)內(nèi)存的限制，當(dāng)常量池?zé)o法在申請(qǐng)到內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

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6.Java堆（Java Heap）

Java堆是被所有線程共享的，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。它是JVM用來存儲(chǔ)對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組值的區(qū)域，絕大部分的對(duì)象實(shí)例都在這里分配。在逃逸分析和標(biāo)量替換優(yōu)化技術(shù)出現(xiàn)后，并不是所有的對(duì)象實(shí)例都是在這里分配，但我們可以粗略地認(rèn)為Java中所有通過new創(chuàng)建的對(duì)象的內(nèi)存都在此分配。Heap中的對(duì)象的內(nèi)存需要等待GC進(jìn)行回收。

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大小通過-Xms和-Xmx來控制，-Xms為JVM啟動(dòng)時(shí)申請(qǐng)的最小Heap內(nèi)存（默認(rèn)為物理內(nèi)存的1/64但小于1G），-Xmx為JVM可申請(qǐng)的最大Heap內(nèi)存（默認(rèn)為物理內(nèi)存的1/4）。默認(rèn)當(dāng)空余堆內(nèi)存小于40%時(shí)，JVM會(huì)增大Heap的大小到-Xmx指定的大小，可通過-XX：MinHeapFreeRatio=來指定這個(gè)比例。 默認(rèn)當(dāng)空余堆內(nèi)存大于70%時(shí)，JVM會(huì)將Heap的大小往-Xms指定的大小調(diào)整，可通過-XX：MaxHeapFreeRatio=來指定這個(gè)比例。但對(duì)于運(yùn)行系統(tǒng)而言，為了避免頻繁的Heap Size的調(diào)整，通常都會(huì)將-Xms和-Xmx的值設(shè)成一樣，因此這兩個(gè)用于調(diào)整比例的參數(shù)通常是沒用的。

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JVM將Heap分為New Generation和Old Generation（或Tenured Generation）兩塊來進(jìn)行管理：

（1）New Generation

又稱為新生代，程序中新建的對(duì)象都將分配到新生代中，新生代又由Eden Space和兩塊Survivor Space構(gòu)成，可通過-Xmn參數(shù)來指定其大小。發(fā)生在新生代的垃圾收集動(dòng)作稱為Minor GC。

（2）Old Generation

又稱為舊生代（老年代），用于存放程序中經(jīng)過幾次垃圾回收還存活的對(duì)象，例如緩存的對(duì)象等，舊生代所占用的內(nèi)存大小即為-Xmx指定的大小減去-Xmn指定的大小。發(fā)生在老年代的垃圾收集動(dòng)作成為Major?GC/Full GC。

（3）內(nèi)存分配策略

a. 對(duì)象優(yōu)先在Eden分配。b. 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代。c. 長期存活的對(duì)象將進(jìn)入老年代。

對(duì)堆的解釋：

1）堆是JVM中所有線程共享的，因此在其上進(jìn)行對(duì)象內(nèi)存的分配均需要進(jìn)行加鎖，這也導(dǎo)致了new對(duì)象的開銷是比較大的。

2）鑒于上面的原因，Sun Hotspot JVM為了提升對(duì)象內(nèi)存分配的效率，對(duì)于所創(chuàng)建的線程都會(huì)分配一塊獨(dú)立的空間，這塊空間又稱為TLAB（Thread Local Allocation Buffer），其大小由JVM根據(jù)運(yùn)行的情況計(jì)算而得，在TLAB上分配對(duì)象時(shí)不需要加鎖，因此JVM在給線程的對(duì)象分配內(nèi)存時(shí)會(huì)盡量的在TLAB上分配，在這種情況下JVM中分配對(duì)象內(nèi)存的性能和C基本是一樣高效的，但如果對(duì)象過大的話則仍然是直接使用堆空間分配。

3）TLAB僅作用于新生代的Eden Space，因此在編寫Java程序時(shí)，通常多個(gè)小的對(duì)象比大的對(duì)象分配起來更加高效，但這種方法同時(shí)也帶來了兩個(gè)問題，一是空間的浪費(fèi)，二是對(duì)象內(nèi)存的回收上仍然沒法做到像Stack那么高效，同時(shí)也會(huì)增加回收時(shí)的資源的消耗，可通過在啟動(dòng)參數(shù)上增加-XX:+PrintTLAB來查看TLAB這塊的使用情況。

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參考資料

《深入java虛擬機(jī)：VM高級(jí)特性與最佳實(shí)踐》

JVM內(nèi)存管理：深入Java內(nèi)存區(qū)域與OOM?http://icyfenix.iteye.com/blog/802573

http://itindex.net/detail/48698-jvm-%E5%86%85%E5%AD%98

深入理解JVM—JVM內(nèi)存模型 ?http://yhjhappy234.blog.163.com/blog/static/316328322011101723933875/?suggestedreading&wumii

《The Java? Virtual Machine Specification》?http://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/index.html

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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/tsiangleo/p/4403781.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JVM学习笔记：Java运行时数据区域的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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