JVM內(nèi)存模型

JVM分為五個(gè)區(qū)域：虛擬機(jī)棧、本地方法棧、方法區(qū)、堆、程序計(jì)數(shù)器。

JVM不同區(qū)域的占用內(nèi)存大小不同，一般情況下堆最大，程序計(jì)數(shù)器較小。

JVM五個(gè)區(qū)中虛擬機(jī)棧、本地方法棧、程序計(jì)數(shù)器為線程私有，方法區(qū)和堆為線程共享區(qū)。

堆

堆的作用是存放對(duì)象實(shí)例和數(shù)組。因?yàn)槎颜加脙?nèi)存空間最大，堆也是Java垃圾回收的主要區(qū)域（重點(diǎn)對(duì)象），因此也稱(chēng)作“GC堆”（Garbage Collected Heap）。堆的GC操作采用分代收集算法。

堆分為新生代和老年代；新生代又分為：Eden空間、From Survivor（S0）空間、To Survivor（S1）空間。關(guān)于Survivor區(qū)，Survivor的兩個(gè)區(qū)是對(duì)稱(chēng)的，沒(méi)先后關(guān)系，所以同一個(gè)區(qū)中可能同時(shí)存在從Eden復(fù)制過(guò)來(lái)的對(duì)象，和從前一個(gè)Survivor復(fù)制過(guò)來(lái)的對(duì)象，而復(fù)制到老年代的只有從第一個(gè)Survivor區(qū)過(guò)來(lái)的對(duì)象。而且，Survivor區(qū)總有一個(gè)是空的。

調(diào)節(jié)的參數(shù)主要有：

-Xms設(shè)置堆的最小空間大小。

-Xmx設(shè)置堆的最大空間大小。

-XX:NewSize設(shè)置新生代最小空間大小。

-XX:MaxNewSize設(shè)置新生代最大空間。

圖中Virtual區(qū)域就是設(shè)置參數(shù)中最大空間和最小空間之間的差值。

關(guān)于老年代，沒(méi)有直接設(shè)置老年代的參數(shù)，但是可以設(shè)置堆空間大小和新生代空間大小兩個(gè)參數(shù)來(lái)間接控制。

老年代空間大小=堆空間大小-年輕代大空間大小

如果在堆中沒(méi)有內(nèi)存完成實(shí)例分配，并且堆也無(wú)法再擴(kuò)展時(shí)，將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

方法區(qū)

方法區(qū)（Method Area）用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類(lèi)信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)，方法區(qū)與Java 堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域。雖然Java 虛擬機(jī)規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分，但是它卻有一個(gè)別名叫做Non-Heap（非堆），目的應(yīng)該是與Java 堆區(qū)分開(kāi)來(lái)。

調(diào)節(jié)的參數(shù)：

-XX:PermSize設(shè)置永久代最小空間大小。

-XX:MaxPermSize設(shè)置永久代最大空間大小。

-Xss設(shè)置每個(gè)線程的堆棧大小。

關(guān)于永久代（Permanent Generation）和方法區(qū)，本質(zhì)上兩者并不等價(jià)，僅僅是因?yàn)镠otSpot虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇把GC 分代收集擴(kuò)展至方法區(qū)，或者說(shuō)使用永久代（PermGen來(lái)實(shí)現(xiàn)方法區(qū)而已。其他JVM虛擬機(jī)并沒(méi)有永久代，jdk8中也沒(méi)有了永久代的概念。

相對(duì)而言，垃圾收集行為在這個(gè)區(qū)域是比較少出現(xiàn)的，但并非數(shù)據(jù)進(jìn)入了方法區(qū)就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這個(gè)區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要是針對(duì)常量池的回收和對(duì)類(lèi)型的卸載。根據(jù)Java虛擬機(jī)規(guī)范的規(guī)定，當(dāng)方法區(qū)無(wú)法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)，將拋出OutOfMemoryError異常。

jdk8中，將永久代方法區(qū)替換為元數(shù)據(jù)空間（MetaSpace），MetaSpace占用的內(nèi)存空間不在JVM內(nèi)部，而在本地內(nèi)存空間中。

程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）占用內(nèi)存較小，是線程私有的，它也是唯一沒(méi)有OutOfMemoryError異常的區(qū)域。

程序計(jì)數(shù)器的作用可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器，字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條字節(jié)碼指令。其中，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴計(jì)數(shù)器來(lái)完成。

Java虛擬機(jī)的多線程是通過(guò)線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在任何一個(gè)確定的時(shí)刻，一個(gè)處理器（對(duì)于多核處理器來(lái)說(shuō)是一個(gè)內(nèi)核）只會(huì)執(zhí)行一條線程中的指令。

因此，為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器，各條線程之間的計(jì)數(shù)器互不影響，獨(dú)立存儲(chǔ)，我們稱(chēng)這類(lèi)內(nèi)存區(qū)域?yàn)椤熬€程私有”的內(nèi)存。

如果線程正在執(zhí)行的是一個(gè)Java方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址；如果正在執(zhí)行的是Natvie方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器值則為空（Undefined）。

虛擬機(jī)棧

虛擬機(jī)棧（JVM Stacks）線程私有，生命周期與線程相同。這里存儲(chǔ)著方法的局部變量表。

棧幀(Stack Frame)是用于支持虛擬機(jī)進(jìn)行方法調(diào)用和方法執(zhí)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。棧幀存儲(chǔ)了方法的局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)連接和方法返回地址等信息。每一個(gè)方法從調(diào)用至執(zhí)行完成的過(guò)程，都對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧里從入棧到出棧的過(guò)程。

局部變量表(Local Variable Table)是一組變量值存儲(chǔ)空間，用于存放方法參數(shù)和方法內(nèi)定義的局部變量。包括8種基本數(shù)據(jù)類(lèi)型、對(duì)象引用（reference類(lèi)型）和returnAddress類(lèi)型（指向一條字節(jié)碼指令的地址）。

其中64位長(zhǎng)度的long和double類(lèi)型的數(shù)據(jù)會(huì)占用2個(gè)局部變量空間（Slot），其余的數(shù)據(jù)類(lèi)型只占用1個(gè)。

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；如果虛擬機(jī)棧動(dòng)態(tài)擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

本地方法棧

本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機(jī)棧作用相似，也會(huì)拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

區(qū)別在于虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（字節(jié)碼）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)。

總結(jié)

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