JVM虚拟机系列----（二）JVM内存模型

JVM内存模型，是其垃圾回收的基础，深入理解内存模型，对理解GC机制有很大帮助，为我们写更健壮，更高效的代码打下基础。

JVM虚拟机内存主要包括方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆、程序计数器 这个模块。内存模型如下图：

JVM内存模型图.png

一、方法区

也成为“永久代”、“非堆”，它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量，
是各个线程共享的内存区域，这一块区域不是很大，可以通过-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 参数限制方法区的大小。
运行时常量池：是方法区的一部分，class文件，除了有版本、方法、字段、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池 ,用于存放编译器生成的各种符号引用，这部分内容将在类加载后放在方法区中。

二、虚拟机栈

描述Java方法执行的内存模型，每个方法被执行的时候，都会创建一个“栈帧”，用于存放局部变量表（包括参数）、操作栈、方法出口等信息。每个方法被执行完的过程，就是对应的栈帧在虚拟机栈的入栈到出栈的过程。生命周期和线程的生命周期相同，虚拟机栈是线程私有的内存区域。局部变量表存放各种基本数据类型（int、float、short等）、对象引用（引用指针，并非对象本身）等。其中，double和float占用两个局部变量表的空间，其他基本数据类型，占用一个局部变量表的空间。局部变量表的空间，在编译时候完成分配，当进入一个方法后，这个方法在栈帧中分配多大的局部变量是确定的，在运行期间，栈帧不会改变局部变量表的大小空间。

三、本地方法栈

与虚拟机栈类型，区别在于，虚拟机栈是为虚拟机执行Java方法服务的，本地方法栈是为虚拟机执行native方法服务的，本地方法栈是线程私有的内存区域。

四、堆内存

也叫做Java堆、GC堆是JVM虚拟机内存管理中最大的一块，也是被各个线程共享的内存，在JVM创建时候，该内存区域保存了对象示例及数组（所有new的对象），其大小通过-Xms(最小值)和-Xmx(最大值)参数设置。
根据Java虚拟机规范，Java堆可以是处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。
现在的垃圾收集器一般采用分代收集，因此堆内存又分为新生代和老年代。新生代主要存储新创建的对象以及尚未进入老年代的对象。老年代一般存储经历多次新生代GC（minor GC）还未被回收的对象。

新生代：
新生代存储新创建的对象。新生代由Eden和两块大小相同的Survivor space组成（又叫S0、S1或者From、To）构成，Eden和S0、S1的比例一般为8：1，具体大小细节以及分配原因，将在后面的垃圾回收机制里面介绍。

老年代：
老年代一般存储经历了多次新生代GC还未被回收的对象。老年代的内存区域一般都比较大，主要是为了减少老年代的GC（major GC）的次数（该种类型的GC比较耗时），同时为了防止OOM。
一般进入老年代的对象有以下几种情况：

1、经历多次minor GC未被回收的（一般是15次，在虚拟机中对象有个age属性，通常每经历一次minorGC，对象的age属性+1，当age大于15即放到老年第中）
2、new的对象过大，而新生代经历了minor GC之后，依然放不下这个对象，那么这个对象将直接被放入到老年代。
3、可通过启动参数设置-XX:PretenureSizeThreshold=1024(单位为字节，默认为0)来代表超过多大时就不在新生代分配，而是直接在老年代分配。
4、如1中所述，新生代的某个age的对象，达到新生代Survivor空间一半以上时，大于或等于这个年里的这些对象将会被移到老年代中去。

新生代、老年代内存占用图

五、程序计数器

是虚拟机内存模型中最小的一块区域，它的作用是当前线程所执行字节码的行号指示器，在虚拟机的模型里，字节码解释器就是通过改变程序计数器的值，来选取下一条需要执行的指令，分支、循环、异常处理、线程恢复等都依赖程序计数器的来完成。

其他：直接内存

直接内存不是虚拟机内存的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。在jdk1.4中增加了NIO，引入了通道和缓冲区的IO方式，它可以直接调用native方法分配堆外内存，这个堆外内存就是本机内存，不会影响到堆内存的大小（Facebook的图片框架fresco就是用扩展直接内存，减少OOM的操作）。

参考资料：

Java虚拟机学习 - 体系结构内存模型