堆、栈、方法区—JVM 内存模型分析

前言

不论是正经或者不正经的程序猿要想变强不能光光变秃，你还必须掌握JVM相关的底层知识。

JVM 内存模型

首先先来看看下面的图这是一张JVM内存模型的一个概况图

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接下来我们对于运行时数据区的五个内存区域做一个简单的介绍：

1. Java虚拟机栈

虚拟机栈描述的是Java方法执行的动态内存模型。当我们的栈空间不足时，就会抛出StackOverFlowError

• 栈帧：每一个方法执行都会创建一个栈帧，伴随着方法从创建到执行完成。用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息
• 局部变量表：存放编译器可知的各种数据类型，引用类型，returnAddress类型。局部变量表的内存空间在编译器完成分配，当进入一个方法的时候，这个方法需要在帧中分配多少内存是固定的，方法运行期间是不会改变局部变量表的大小。

2. 本地方法栈

与虚拟机栈基本类似(栈的空间大小远远小于堆)

• 虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务
• 本地方法栈为虚拟机栈执行native方法服务

3. 堆内存

java进程运行过程中创建的对象存放在堆中，堆被划分成两个不同的区域：新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域：Eden、From Survivor、To Survivor。

堆内存是所有线程共有的，下图中的Perm代表的是永久代，但是注意永久代并不属于堆内存中的一部分，同时jdk1.8之后永久代也将被移除。

堆的内存模型大致为如下：

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默认的，新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ( 该值可以通过参数 –XX:NewRatio 来指定 )，即：新生代 ( Young ) = 1/3 的堆空间大小。 老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空间大小。其中，新生代 ( Young ) 被细分为 Eden 和 两个 Survivor 区域，这两个 Survivor 区域分别被命名为 from 和 to，以示区分。 默认的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空间大小，from = to = 1/10 的新生代空间大小。 JVM 每次只会使用 Eden 和其中的一块 Survivor 区域来为对象服务，所以无论什么时候，总是有一块 Survivor 区域是空闲着的。 因此，新生代实际可用的内存空间为 9/10 ( 即90% )的新生代空间。

新生代是 GC 收集垃圾的频繁区域。 当对象在 Eden ( 包括一个 Survivor 区域，这里假设是 from 区域 ) 出生后，在经过一次 Minor GC 后，如果对象还存活，并且能够被另外一块 Survivor 区域所容纳

( 上面已经假设为 from 区域，这里应为 to 区域，即 to 区域有足够的内存空间来存储 Eden 和 from 区域中存活的对象 )，则使用复制算法将这些仍然还存活的对象复制到另外一块 Survivor 区域 ( 即 to 区域 ) 中，然后清理所使用过的 Eden 以及 Survivor 区域 ( 即 from 区域 )，并且将这些对象的年龄设置为1，以后对象在 Survivor 区每熬过一次 Minor GC，就将对象的年龄 + 1，当对象的年龄达到某个值时 ( 默认是 15 岁，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设定 )，这些对象就会成为老年代。

但这也不是一定的，对于一些较大的对象 ( 即需要分配一块较大的连续内存空间 ) 则是直接进入到老年代。

4. 程序计数器

几乎不占有内存。用于取下一条执行的指令。

• 程序计数器是一块较小的内存区域，是当前线程所执行的字节码文件的行号指示器
• 程序计数器处于线程独占区
• 如果线程执行的是Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址。如果执行的是native方法，这个计数器的值是undefined
• 此区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域

5. 方法区

方法区也称”永久代“，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。默认最小值为16MB，最大值为64MB（64位JVM由于指针膨胀，默认是85M），可以通过-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 参数限制方法区的大小。它是一片连续的堆空间，永久代的垃圾收集是和老年代(old generation)捆绑在一起的，因此无论谁满了，都会触发永久代和老年代的垃圾收集。不过，一个明显的问题是，当JVM加载的类信息容量超过了参数-XX：MaxPermSize设定的值时，应用将会报OOM的错误。参数是通过-XX:PermSize和-XX：MaxPermSize来设定的。