JVM内存模型

JVM内存布局

方法区

• 用于存储已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等数据。
• 这区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载
• 和堆一样不需要连续的内存，并且可以动态扩展，动态扩展失败一样会抛出 OutOfMemoryError 异常。

本地方法栈

     而本地方法栈则为虚拟机使用到的native方法服务，可能底层调用的c或者c++,我们打开jdk安装目录可以看到也有很多用c编写的文件，可能就是native方法所调用的c代码。

• 本地方法栈的功能和特点类似于虚拟机栈，均具有线程隔离的特点以及都能抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
• 不同的是，本地方法栈服务的对象是JVM执行的native方法，而虚拟机栈服务的是JVM执行的java方法。
• HotSpot虚拟机不区分虚拟机栈和本地方法栈，两者是一块的。

JVM Stack（虚拟机栈）

栈是一个先进后出的数据结构。

JVM中的虚拟机栈是描述Java方法执行的内存区域，它是线程私有的。

栈中的数据都是以栈帧的格式存在，每个方法执行的同时都会创建一个栈帧，方法从开始调用到执行完成的过程，就是栈帧从入栈到出栈的过程。

在活动线程中，只有位于栈顶的帧才是有效的，称为当前栈帧。正在执行的方法称为当前方法，方法执行完会跳转到另一个栈帧上，栈帧是方法运行的基本结构。

栈帧中又包括局部变量表、操作栈、动态连接、方法返回地址等。

（1） 局部变量表：是存放方法参数和局部变量（基本数据类型与引用类型）的区域。相对于类属性变量的准备阶段和初始化阶段来说，局部变量没有准备阶段，必须显示初始化。

（2） 操作栈：是一个初始状态为空的桶式结构栈。在方法执行过程中，会有各种指令往栈中写入和提取信息。

（3） 动态连接：每个栈帧中包含一个在常量池中对当前方法的引用，目的是支持方法调用过程的动态连接。

（4） 方法返回地址：方法执行时有两种退出情况：第一，正常退出；第二，异常退出。无论何种退出情况，都将返回至方法当前被调用的位置，相当于弹出当前栈帧。

 

程序计数器

程序计数器：是一块较小的内存空间，可看作当前线程正在执行的字节码的行号指示器

为什么需要程序计数器

 JVM的多线程是通过线程轮流切换并分配CPU执行时间片的方式来实现的，任何一个时刻，一个CPU都只会执行一条线程中的指令。为了保证线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各线程间的程序计数器独立存储，互不影响

 

程序计数器作用

1 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，如：顺序执行、选择、循环、异常处理

2 在多线程的情况下，程序计数器用于记录当前线程执行的位置，从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。

 

特点

一块较小的内存空间
线程私有。每条线程都有一个独立的程序计数器。
是唯一一个不会出现OOM的内存区域。
生命周期随着线程的创建而创建，随着线程的结束而死亡

 

Java堆：

• Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。
• 此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
• Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，称为"GC堆"
• 如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

 

堆区是JVM中最大一块内存区域，存储着各类生成的对象、数组等，所有通过new创建的对象的内存都在堆中分配，JVM8中把运行时常量池、静态变量也移到堆区进行存储。堆区被细化可以分为年轻代、老年代,其实不分代完全可以，分代的唯一理由就是优化GC性能

如果没有分代，那我们所有的对象都在一块，GC的时候我们要找到哪些对象没用，这样就会对堆的所有区域进行扫描。而我们的很多对象都是朝生夕死的，如果分代的话，我们把新创建的对象放到某一地方，当GC的时候先把这块存“朝生夕死”对象的区域进行回收，这样就会腾出很大的空间出来。

在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。

• 新生代。新建的对象都是用新生代分配内存，Eden空间不足的时候，会把存活的对象转移到Survivor中

• 旧生代。用于存放新生代中经过多次垃圾回收仍然存活的对象

• 持久带（Permanent Space）实现方法区，主要存放所有已加载的类信息，方法信息，常量池等等