jdk1.8下jvm虚拟机内存结构

前言

前面说了jvm的概念，不太理解的朋友可以看看我上一篇博客，不过jvm也是比较复杂的一个东西，想深入了解看一两篇文章是不够的，可以去看看《深入理解java虚拟机》，这里我带大家来康康jvm的内存结构，中间不乏字数较多熬，毕竟是概念性的东西，嘿嘿嘿

首先我们得知道，jvm运行时数据区域分为五大部分：堆，java虚拟机栈，本地方法区，程序计算器，方法区（jdk1.8版本后叫做元区间，在jdk1.8版本后位置移到了本地内存）。

不知道大家看到这五个名词第一反应是什么，但是我第一次看到我直接阿巴阿巴，这啥啊，都是干啥的啊，随后我找了一些资料，也有了一些了解。

堆*

堆：该区域是线程共享的，主要用于用于存放对象实例。绝大多数创建的对象都会被存放到这里（除了部分由于逃逸分析而在对外分配的对象，该部分只是在方法体被引用，故被分配到了栈上）。

堆这块区域也是jvm虚拟机中占用最大的，因为我们写项目会写很多类，它们都被放在堆里面，如果java堆空间不足了，程序会抛出OutOfMemoryError异常。因此也是垃圾回收的主要目标。

而堆也划分了几个区域：年轻代（young）、老年代（old）、永久区（permanent 对HotSpot虚拟机而言，JDK1.8之后为metaspace（元区间）替代永久代）。

永久代

JDK1.8之后为metaspace（元区间）替代永久代，它采用永久代的方式来实现方法区，其他的虚拟机实现没有这一概念，而且HotSpot也有取消永久代的趋势，在JDK 1.7中HotSpot已经开始了“去永久化”，把原本放在永久代的字符串常量池移出。永久代主要存放常量、类信息、静态变量等数据，与垃圾回收关系不大，新生代和老年代是垃圾回收的主要区域。

老年代

在新生代中经历了多次（具体看虚拟机配置的阀值）GC后仍然存活下来的对象会进入老年代中。老年代中的对象生命周期较长，存活率比较高，在老年代中进行GC的频率相对而言较低，而且回收的速度也比较慢。

堆为什么要划分区域？

上面也说了，堆内存是jvm中管理的内存中最大的，也是垃圾回收器最主要的目标，我们所有的对象实例都存放在堆当中，给堆内存分代其实是为了提高对象内存分配和垃圾回收的效率，如果我们不进行区域划分，所有新创建的对象和生命周期很长的对象存放在一起，随着程序的执行，我们需要频繁的对堆内存进行垃圾回收，而每次回收都要遍历所有的对象，遍历这些对象所花费的时间代价是巨大的，这很影响我们程序的性能！

有了内存分代，情况就不同了，新创建的对象会在新生代中分配内存，经过多次回收仍然存活下来的对象存放在老年代中，静态属性、类信息等存放在永久代中，新生代中的对象存活时间短，只需要在新生代区域中频繁进行GC，老年代中对象生命周期长，内存回收的频率相对较低，不需要频繁进行回收，永久代中回收效果太差，一般不进行垃圾回收，还可以根据不同年代的特点采用合适的垃圾收集算法。分代收集大大提升了收集效率，这些都是内存分代带来的好处。

年轻代的堆为什么需要划分区域？

看到上面我粗糙的绘制的图，年轻代的堆也划分了区域，分别是Eden，form survivor，to survivor。

新生成的对象优先存放在新生代中，新生代对象朝生夕死，存活率很低，在新生代中，常规应用进行一次垃圾收集一般可以回收70% ~ 95% 的空间，回收效率很高。

HotSpot将新生代划分为三块，一块较大的Eden（伊甸）空间和两块较小的Survivor（幸存者）空间，默认比例为8：1：1。划分的目的是因为HotSpot采用复制算法来回收新生代，设置这个比例是为了充分利用内存空间，减少浪费。新生成的对象在Eden区分配（大对象除外，大对象直接进入老年代），当Eden区没有足够的空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。

复制算法回收新生代的过程：

GC开始时，对象只会存在于Eden区和From Survivor区，To Survivor区是空的（作为保留区域）。GC进行时，Eden区中所有存活的对象都会被复制到To Survivor区，而在From Survivor区中，仍存活的对象会根据它们的年龄值决定去向，年龄值达到年龄阀值（默认为15，新生代中的对象每熬过一轮垃圾回收，年龄值就加1，GC分代年龄存储在对象的header中）的对象会被移到老年代中，没有达到阀值的对象会被复制到To Survivor区。接着清空Eden区和From Survivor区，新生代中存活的对象都在To Survivor区。接着， From Survivor区和To Survivor区会交换它们的角色，也就是新的To Survivor区就是上次GC清空的From Survivor区，新的From Survivor区就是上次GC的To Survivor区，总之，不管怎样都会保证To Survivor区在一轮GC后是空的。GC时当To Survivor区没有足够的空间存放上一次新生代收集下来的存活对象时，需要依赖老年代进行分配担保，将这些对象存放在老年代中。

重点：

如果出现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常，说明是Java虚拟机的堆内存不够。原因有二：

1、Java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数-Xms、-Xmx来调整。
2、代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）。

指路设置参数-Xms、-Xmx：https://jingyan.baidu.com/album/624e7459653ca534e8ba5a26.html?picindex=3

如果出现java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，说明是Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。原因有两个：

1、程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如：在一个Tomcat下部署了太多的应用。
2、大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满

程序计算器

每个线程一块，指向当前线程正在执行的字节码代码的行号。如果当前线程执行的是native方法，则其值为null。

java虚拟机栈*

该区域也是线程共享的，该区域也是每个线程所独有的，每当启动一个新线程时，Java虚拟机都会为它分配一个Java栈。Java栈以帧为单位保存线程的运行状态。虚拟机只会直接对Java栈执行两种操作：以帧为单位的压栈和出栈。

某个线程正在执行的方法被称为该线程的当前方法，当前方法使用的栈帧称为当前帧，当前方法所属的类称为当前类，当前类的常量池称为当前常量池。

**每当线程调用一个Java方法时，虚拟机都会在该线程的Java栈中压入一个新帧。而这个新帧自然就成为了当前帧。**在执行这个方法时，它使用这个帧来存储参数、局部变量、中间运算结果等数据。

如果java栈空间不足了，程序会抛出StackOverflowError异常

Java方法可以以两种方式完成。一种通过return返回的，称为正常返回；一种是通过抛出异常而异常终止的。不管以哪种方式返回，虚拟机都会将当前帧弹出Java栈然后释放掉，这样上一个方法的帧就成为当前帧了。

Java帧上的所有数据都是此线程私有的。任何线程都不能访问另一个线程的栈数据，因此我们不需要考虑多线程情况下栈数据的访问同步问题。当一个线程调用一个方法时，方法的的局部变量保存在调用线程Java栈的帧中。只有一个线程能总是访问那些局部变量，即调用方法的线程。

堆内存与栈内存需要说明

基础数据类型直接在栈空间分配，方法的形式参数，直接在栈空间分配，当方法调用完成后从栈空间回收。引用数据类型，需要用new来创建，既在栈空间分配一个地址空间，又在堆空间分配对象的类变量 。方法的引用参数，在栈空间分配一个地址空间，并指向堆空间的对象区，当方法调用完成后从栈空间回收。局部变量new出来时，在栈空间和堆空间中分配空间，当局部变量生命周期结束后，栈空间立刻被回收，堆空间区域等待GC回收。方法调用时传入的literal参数，先在栈空间分配，在方法调用完成后从栈空间收回。字符串常量、static在DATA区域分配，this在堆空间分配。数组既在栈空间分配数组名称，又在堆空间分配数组实际的大小。

这是官方的说明，，，

其实，说明白一点，看图吧！

我只做了new方法和直接使用基础数据类型的，引用数据类型其实和new方法的差不多叭，如果使用数组来定义一串字符，即在栈内存分配一个地址空间，在堆内存分配对象区，，，而方法传递的参数，在栈空间分配完后方法调用结束从栈空间收回

本地方法栈

这个区域是每个线程锁独有的，主要用于VM的Native方法（本地方法）。这部分是有VM自行管理，程序员基本上不需要关系该部分。

方法区

方法区是各个线程共享的区域，存放类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等，垃圾回收器对这块区域的回收主要是针对常量池和类。

总结

还是那句话，看一些文章只能了解jvm的一个大概，如果想深入了解，看书比较好哦，阿巴阿巴，这两天看完jvm这几个知识点，头发又掉了不少呢，个人觉得堆和栈比较复杂，但是理解完也还好哦！献丑了啊哈哈哈有什么不足欢迎指点！一定会改正！有问题也可以留言评论哇，不过可能我不会嘿嘿嘿

最后附上一张用来学习的画图，比我画的清楚一点（caimeiyou）：
https://www.processon.com/view/link/5b891cc9e4b0fe81b620b2c0