JVM系列-JVM内存结构
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基本概念
Java 虚拟机的内存空间分为 5 个部分：
- 程序计数器
- Java 虚拟机栈
- 本地方法栈
- 堆
- 方法区
引用《深入理解Java虚拟机》一书中的图:
程序计数器(PC 寄存器)
程序计数器的定义
程序计数器是一块较小的内存空间，是当前线程正在执行的那条字节码指令的地址。若当前线程正在执行的是一个本地方法，那么此时程序计数器为Undefined
程序计数器的作用
- 字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制。
- 在多线程情况下，程序计数器记录的是当前线程执行的位置，从而当线程切换回来时，就知道上次线程执行到哪了
程序计数器的特点
- 是一块较小的内存空间。
- 线程私有，每条线程都有自己的程序计数器。
- 生命周期：随着线程的创建而创建，随着线程的结束而销毁。
- 是唯一一个不会出现OutOfMemoryError的内存区域
Java 虚拟机栈
Java 虚拟机栈的定义
Java 虚拟机栈是描述 Java 方法运行过程的内存模型。
Java 虚拟机栈会为每一个即将运行的 Java 方法创建一块叫做“栈帧”的区域，用于存放该方法运行过程中的一些信息，如图所示：
Java 虚拟机栈的特点
- 局部变量表随着栈帧的创建而创建，它的大小在编译时确定，创建时只需分配事先规定的大小即可。在方法运行过程中，局部变量表的大小不会发生改变。
- Java 虚拟机栈会出现两种异常：StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError。
- StackOverFlowError 若 Java 虚拟机栈的大小不允许动态扩展，那么当线程请求栈的深度超过当前 Java 虚拟机栈的最大深度时，抛出StackOverFlowError 异常（出现 StackOverFlowError 时，内存空间可能还有很多）
- OutOfMemoryError 若允许动态扩展，那么当线程请求栈时内存用完了，无法再动态扩展时，抛出 OutOfMemoryError 异常。
- Java 虚拟机栈也是线程私有，随着线程创建而创建，随着线程的结束而销毁，数据不是线程共享的，因此不用关心数据一致性问题，也不会存在同步锁的问题
本地方法栈（C 栈）
如Java使用c或者c++编写的接口服务时，代码在此区运行
本地方法栈是为 JVM 运行 Native 方法准备的空间，由于很多 Native 方法都是用 C 语言实现的，所以它通常又叫 C 栈。它与 Java 虚拟机栈实现的功能类似，只不过本地方法栈是描述本地方法运行过程的内存模型
堆
堆的定义
堆是用来存放对象的内存空间，几乎所有的对象都存储在堆中。堆内存的分为新生代、老年代和永久代。新生代又被进一步分为：Eden 区＋Survior1 区＋Survior2 区。在 JDK 1.8中移除整个永久代，取而代之的是一个叫元空间（Metaspace）的区域（永久代使用的是JVM的堆内存空间，而元空间使用的是物理内存，直接受到本机的物理内存限制）
堆的特点
- 线程共享，整个 Java 虚拟机只有一个堆，所有的线程都访问同一个堆。而程序计数器、Java 虚拟机栈、本地方法栈都是一个线程对应一个。
- 在虚拟机启动时创建。
- 是垃圾回收的主要场所。
不同的区域存放不同生命周期的对象，这样可以根据不同的区域使用不同的垃圾回收算法，更具有针对性。
堆的大小既可以固定也可以扩展，但对于主流的虚拟机，堆的大小是可扩展的，因此当线程请求分配内存，但堆已满，且内存已无法再扩展时，就会抛出 OutOfMemoryError 异常。
Java 堆所使用的内存不需要保证是连续的。而由于堆是被所有线程共享的，所以对它的访问需要注意同步问题，方法和对应的属性都需要保证一致性。
方法区
方法区的定义
Java 虚拟机规范中定义方法区是堆的一个逻辑部分。方法区存放以下信息：
- 已经被虚拟机加载的类信息
- 常量
- 静态变量
- 即时编译器编译后的代码
方法区的特点
- 线程共享: 方法区是堆的一个逻辑部分，因此和堆一样，都是线程共享的。整个虚拟机中只有一个方法区。
- 永久代: 方法区中的信息一般需要长期存在，而且它又是堆的逻辑分区，因此用堆的划分方法，把方法区称为“永久代”。
- 内存回收效率低。 方法区中的信息一般需要长期存在，回收一遍之后可能只有少量信息无效。主要回收目标是：对常量池的回收；对类型的卸载。
- Java 虚拟机规范对方法区的要求比较宽松。 和堆一样，允许固定大小，也允许动态扩展，还允许不实现垃圾回收。
运行时常量池
方法区中存放：类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码。常量就存放在运行时常量池中。
当类被 Java 虚拟机加载后， .class 文件中的常量就存放在方法区的运行时常量池中。而且在运行期间，可以向常量池中添加新的常量。如 String 类的 intern() 方法就能在运行期间向常量池中添加字符串常量
JVM控制参数
如图所示, 常用的一些控制参数如下:
-Xms设置堆的最小空间大小。-Xmx设置堆的最大空间大小。-XX:NewSize设置新生代最小空间大小。-XX:MaxNewSize设置新生代最大空间大小。-XX:PermSize设置永久代最小空间大小。-XX:MaxPermSize设置永久代最大空间大小。-Xss设置每个线程的堆栈大小
没有直接设置老年代的参数，但是可以设置堆空间大小和新生代空间大小两个参数来间接控制。 老年代空间大小=堆空间大小-年轻代大空间大小