JVM由三個主要的子系統構成

1. 運行時數據區（內存結構）:

運行時數據區也是JVM的核心部分

內存數據區又分：堆、java棧、本地方法棧、程序計數器、方法區

1.1 本地方法棧(線程私有)：

登記native方法，在Execution Engine執行時加載本地方法庫

1.2 程序計數器（線程私有）：

就是一個指針，指向方法區中的方法字節碼（用來存儲指向下一條指令的地址,也即將要執行的指令代碼），由執行引擎讀取下一條指令，是一個非常小的內存空間，幾乎可以忽略不記。

1.3 方法區(線程共享)：

類的所有字段和方法字節碼，以及一些特殊方法如構造函數，接口代碼也在此定義。簡單說，所有定義的方法的信息都保存在該區域，靜態變量+常量+類信息(構造方法/接口定義)+運行時常量池都存在方法區中，雖然Java虛擬機規范把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做 Non-Heap（非堆），目的應該是與 Java 堆區分開來。

1.4 Java棧（線程私有）：

Java線程執行方法的內存模型，一個線程對應一個棧，每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀（用于存儲局部變量表，操作數棧，動態鏈接，方法出口等信息）不存在垃圾回收問題，只要線程一結束該棧就釋放，生命周期和線程一致

JVM對該區域規范了兩種異常：
1) 線程請求的棧深度大于虛擬機棧所允許的深度，將拋出StackOverFlowError異常
2) 若虛擬機棧可動態擴展，當無法申請到足夠內存空間時將拋出OutOfMemoryError，通過jvm參數–Xss指定棧空間，空間大小決定函數調用的深度

1.5 棧針：

每一個線程會有很多個棧針，每一個棧針代表該線程要執行的一個方法，以下是棧針內部的結構：

1.6堆(線程共享)：

虛擬機啟動時創建，用于存放對象實例，幾乎所有的對象（包含常量池）都在堆上分配內存，當對象無法再該空間申請到內存時將拋出OutOfMemoryError異常。同時也是垃圾收集器管理的主要區域。可通過 -Xmx –Xms 參數來分別指定最大堆和最小堆

?上圖為堆的內存模型，堆可分為 新生代、老年代、元數據區(JDK1.8以后出現的)

新生代：
類誕生、成長、消亡的區域，一個類在這里產生，應用，最后被垃圾回收器收集，結束生命。
新生區分為兩部分： 伊甸區（Eden space）和幸存者區（Survivor pace） ，所有的類都是在伊甸區被new出來的。幸存區有兩個： 0區（Survivor 0 space）和1區（Survivor 1 space）。當伊甸園的空間用完時，程序又需要創建對象，JVM的垃圾回收器將對伊甸園區進行垃圾回收(Minor GC)，將伊甸園區中的不再被其他對象所引用的對象進行銷毀。然后將伊甸園中的剩余對象移動到幸存 0區。若幸存 0區也滿了，再對該區進行垃圾回收，放到 1區，默認1和0兩區交替回收15次后，還存活的對象就進入老年代。

老年代:

新生代經過多次GC仍然存活的對象移動到老年區。若老年區也滿了，那么這個時候將產生MajorGC（FullGC），進行老年區的內存清理。若老年區執行了Full GC之后發現依然無法進行對象的保存，就會產生OOM異常“OutOfMemoryError”

元數據區：

元數據區取代了永久代(jdk1.8以前)，本質和永久代類似，都是對JVM規范中方法區的實現，區別在于元數據區并不在虛擬機中，而是使用本地物理內存，永久代在虛擬機中，永久代邏輯結構上屬于堆，但是物理上不屬于堆，堆大小=新生代+老年代。元數據區也有可能發生OutOfMemory異常。
Jdk1.6及之前： 有永久代, 常量池在方法區
Jdk1.7：?????? 有永久代，但已經逐步“去永久代”，常量池在堆
Jdk1.8及之后： 無永久代，常量池在元空間
元數據區的動態擴展，默認–XX:MetaspaceSize值為21MB的高水位線。一旦觸及則Full GC將被觸發并卸載沒有用的類（類對應的類加載器不再存活），然后高水位線將會重置。新的高水位線的值取決于GC后釋放的元空間。如果釋放的空間少，這個高水位線則上升。如果釋放空間過多，則高水位線下降。
為什么jdk1.8用元數據區取代了永久代？
官方解釋：移除永久代是為融合HotSpot JVM與 JRockit VM而做出的努力，因為JRockit沒有永久代，不需要配置永久代

2.類加載器子系統:

2.2 類加載：

類加載器將class文件加載到虛擬機的內存
?? ???? 加載：在硬盤上查找并通過IO讀入字節碼文件
?? ??? ?連接：執行校驗、準備、解析（可選）步驟
?? ??? ?校驗：校驗字節碼文件的正確性
?? ??? ?準備：給類的靜態變量分配內存，并賦予默認值
?? ??? ?解析：類裝載器裝入類所引用的其他所有類
?? ??? ?初始化：對類的靜態變量初始化為指定的值，執行靜態代碼塊

2.3 類加載器種類：

啟動類加載器：負責加載JRE的核心類庫，如jre目標下的rt.jar,charsets.jar等
擴展類加載器：負責加載JRE擴展目錄ext中JAR類包,如JRE\lib\ext 下的.jar
系統類加載器：負責加載ClassPath路徑下的類包
用戶自定義加載器：負責加載用戶自定義路徑下的類包，如tomcat會自己寫類加載器

2.4 類加載機制

全盤負責委托機制：當一個ClassLoader加載一個類時，除非顯示的使用另一個ClassLoader，該類所依賴和引用的類也由這個ClassLoader載入
雙親委派機制：指先委托父類加載器尋找目標類，在找不到的情況下在自己的路徑中查找并載入目標類

雙親委派的意義：

沙箱安全機制：自己寫的String.class類不會被加載，這樣便可以防止核心API庫被隨意篡改
避免類的重復加載：當父親已經加載了該類時，就沒有必要子ClassLoader再?? 加載一次

?

3.執行引擎:

讀取運行時數據區的Java字節碼并逐個執行

總結

以上是生活随笔為你收集整理的JVM模型学习笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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