JVM（总结一概念以及内存分类）

第一部分:JVM（总结一概念以及内存分类）

第二部分： JVM（对象生命周期和对象引用以及垃圾收集算法）

一.JVM概念
二.JVM内存分类

传统程序语言:由程序员手动内存管理

• C/C++，malloc申请内存和ree释放内存

• 由于程序员疏忽或程序异常，导致内存泄露

现代程序语言:自动内存管理

• Java/C#, 采用内存自动管理
• 程序员只需要申请使用，系统会检查无用的对象并回收内存-系统统一管理内存，内存使用相对高效

一.JVM概念

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

引入Java语言虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。

二.JVM内存分类

JVM内存模型图：

线程私有内存

2.1 程序计数器

• 程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间，它的作用可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

• PC存储当前方法（线程正在执行的方法称为该线程的当前方法）。

• JVM通过改变程序计数器的值来决定下一条需要执行的字节码指令，进而进行选择语句、循环、异常处理、线程恢复等。

• 当前方法为本地(native)方法时,pc值未定义(undefined)。

• 当前唯一 一块不会引发OutOfMemoryError异常。。

2.2 Java虚拟机栈

• 每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。

• 每个线程有自己独立的Java虛拟机栈，线程私有

• Xss设置每个线程堆栈大小

• 每一个方法被调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈出栈过程。

• 局部变量表存放了编译期可知的基本数据类型和数据引用类型。

• 引发的异常：栈的深度超过虚拟机规定深度，StackOverflowError异常；无法扩展内存，OutOfMemoryError 异常。

2.3 本地方法栈

• 为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。

• VM规范没有对本地方法栈做明显规定。

• 引发的异常：栈的深度超过虚拟机规定深度，StackOvetflowError异常；无法扩展内存，OutOfMemoryError 异常。

线程共享内存

2.4 堆

• 虚拟机启动时创建,所有线程共享，占比最大。

• 对象实例和数组都是在堆上分配内存。

• 垃圾回收的主要区域。

• 设置大小 -Xms初始堆值，-Xmx最大堆值。

• 引发的异常：无法满足内存分配要求，OutOfMemoryError异常。

2.5 方法区

• 存储已被虚拟机加载的类型信息、常量（final）、静态变量（static）、即时编译器编译后的代码缓存、运行时常量池等数据，很少做垃圾回收。
• JVM启动时创建，在《Java虚拟机规范》中把方法区描述为堆的逻辑部分，但是有一个别名叫“非堆”，目的用来区分开来。
• 引发的异常：无法满足内存分配要求，OutOfMemoryError异常。

2.6 运行时常量池

• 属于方法区的一部分。

• 运行时常量池相对于Class文件常量池的一个重要特征—— 动态性 ：Java语言并不要求常量一定只有在编译期；产生比如String.intern方法。

• 引发的异常：无法满足内存分配要求，OutOfMemoryError异常。

名称	线程私有/共享	功能	大小参数	异常情况
程序计数器	私有	保存当前线程执行方法，选取下一条需要执行的字节码指令	通常固定大小	无
本地方法栈	私有	为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。	通常固定大小	StackOvetflowError异常，OutOfMemoryError异常
JVM栈	私有	方法的栈帧	-Xss	StackOvetflowError异常，OutOfMemoryError异常
堆	共享	存储实例对象和数组	-Xms初始堆大小，-Xmx最大堆大小，-Xmn新生代大小，-XX:SurvivorRatio设置eden区/ from(to)的比例， -XX:NewRatio设置老年代/新生代比例，-XX:+PrintGC/-XX:+PrintGCDetails 打印GC的过程信息	OutOfMemoryError异常
方法区	共享	存储已被虚拟机加载的类型信息、常量（final）、静态变量（static）、即时编译器编译后的代码缓存、运行时常量池等数据	-XX参数设置	OutOfMemoryError异常
运行时常量池	共享	常量池运行时表示	从属于方法区	OutOfMemoryError异常

参考文献：[1] 周志明.深入了解Java虚拟机[M].机械工业出版社，2020-：.43-47
，也可以观看陈良育老师的《Java核心技术(高阶)》