Java虚拟机内存模型简介

一、Java技术体系 (Write Once,Run Anywhere)

 1.1 Java程序设计语言

 1.2 各种硬件平台上的Java虚拟机

 1.3 class文件格式

       以上三部分统称为JDK

 1.4  Java API类库

 1.5 来自商业机构和开源社区的第三方java类库

二、Java 虚拟机的发展史

   2.1 Sun Classic VM (只能使用纯解释器方式来执行java代码、java语言很慢形象从这开始的)

   2.2 Exact VM（具备现代高性能虚拟机的雏形，两级即时编译器、编译器和解释器混合工作模式、准确式内存管理能够让虚拟机能够识别内存中的数据类型）

   2.3 HotSpot （Sun JDK和Open JDK中所带的虚拟机，目前使用最广泛的虚拟机，这款虚拟机有优秀的JIT编译理念和实际使用效果，因此sun公司收购了拥有这款虚拟机的公司，当然后来sun也被Oracle被收购了，天下风云、大多类似。。。。）

   2.4 JRockit （曾经号称"世界上速度最快的java虚拟机"，属于BEA公司的虚拟机（其实也买了别的公司的），最后北Oracle收购了，因此Oracle有两款优秀的java虚拟机）

   2.5 J9 （属于IBM公司，它与HotSpot的市场定位比较相近）

   2.6 Azul VM 和 BEA Liquid VM 这类特定硬件平台专有的虚拟机才是“ 高性能” 的武器 

三、Java 趋势

    模块化 、多语言化（一个项目中并行处理用Clojure语言编写、展示层使用JRuby/Rails、中间层用java语言编写，最后运行在同一个虚拟机上）、多核并行（Fork/Join模式是处理并行编程的一个经典方法、java8支持Lambda，这个改善java对于函数式编程的的支持、而函数式编程的程序天然适合并行运行）、语法更加丰富、出现64位架构的虚拟机

 4、自动内存管理机制

  线程公有：方法区、堆

  线程私有：虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器

        程序计数器：是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程线程所执行的字节码的行号指示器

   Java虚拟机栈：是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame[ 1]） 用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。 每一个方法从调用直至执行完成的过程， 就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈 到出栈的过程。如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度， 将抛出StackOverflowError异常； 如果虚拟机栈可以动态扩展（ 当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展， 只不过Java 虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈）， 如果扩展时无法申请到足够的 内存， 就会抛出OutOfMemoryError 异常。

  本地方法栈：服务于虚拟机使用到的Native方法服务，HotSpot虚拟机甚至将本地方法栈和虚拟机合二位为一；与虚拟机栈一样，抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常

  java 堆：在虚拟机器启动时创建，用于存在对象实例，随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术的主键成熟，对象实例都分陪在堆上也渐渐变得不是那么"绝对"了。现在收集器基本都采用分代收集算法，所以JAVA堆中的对象细分：新生代、老年代，空间区域可细分：Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间（Java堆可以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），这部分内存是可以进行扩展的（-Xmx和-Xms控制） 如果对中没有内存完成实例分配且堆也无法扩展、抛出OutOfMemoryError异常

方法区：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据；根据java虚拟机规范的规定，当方法区无法满足内存分配需求时，讲抛出OutOfMemoryError异常

           运行时常量池：它是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。除此之外，运行期间也可能将新的常量放入池中，比如String类的intern()方法。当常量池无法申请到内存时候会抛出OutOfMemoryError异常

直接内存：它并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是java虚拟机规范中定义的内存区域，这部分内存也被频繁的使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常，比如Java1.4中引入的NIO,采用基于通道(channel)和缓冲区(Buffer)的I/O方式。它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。基于总内存的限制，在设置-Xmx时候，一定要考虑直接内存占用总内存的因素，否则会内存区域总和大于物理内存大小，从而导致动态扩张时候出现OutOfMemoryError异常。