探索Java内存的黑匣子，透彻理解工作原理，掌握内存管理技巧

介绍Java内存如何工作。

在Java中，JVM（Java虚拟机）负责自动管理内存，用于存储变量、类、字段等等。JVM将内存划分为两个区域，分别是栈（Stack）和堆（Heap）。

1 什么是栈

在JVM中，栈是一种高效的内存管理方式，每个线程都有自己的栈区域。栈采用堆叠的方式，将实例化的字段依次添加到内存中。不过，栈的大小是有限的，所以无法存储整个对象。因此，原始类型和对象指针可以直接存储在栈中，而不是整个对象。栈的名字就像它的功能一样，只是一个堆叠的空间，无法容纳大型对象。

当需要移除对象时，我们需要按照堆叠的顺序逐个移除，即先移除最先添加的对象。这是因为数据在堆叠时，后添加的对象会放在先添加的对象的上方，如果不移除这些对象，就无法到达底部。简而言之，要想取出底部的对象，必须先移除位于其上方的对象。

2 什么是堆

从GIF动画中可以看到，堆的大小比栈要大，因为堆是存储对象的主要区域。每个创建的对象都存储在堆中，而对象的引用则存储在栈中。这种设计方式使得栈和堆之间建立了关联，通过栈中的引用可以访问和操作堆中的对象。如下所示：

 public List test() {
    String newString = "test";
    List testList = new ArrayList<>();
    testList.add(newString);
    return testList;
  }

与之相反，应用程序只有一个堆。这个设计是合理的，因为我们可能需要在方法之间传递多个大型对象。栈主要用于存储局部变量，可能会有多个栈存在，但它们都共享同一个堆来存储对象。具体来说，对象的指针存储在栈中。因此，当我们需要在方法之间传递对象时，不会在栈中复制整个对象，而是传递对象的引用。这种方式既高效又节省内存空间。

此外，堆实际上并不是一个固定的单一区域。如果你放大查看堆，你会看到4个不同的区域。

它们被称为代（Generation）。堆建立在两个主要代上，一个是年轻代（Young Generation），另一个是老年代（Old Generation）。年轻代又被分为三个空间，分别是Eden、Survivor 0和Survivor 1。当你学到它们的作用时，会更清楚。创建的对象首先放置在Eden空间中，然后当Eden空间满时，对象会被移动到Survivor 0或Survivor 1。之后，创建的对象再次放置在Eden中。当Eden再次满时，Eden和Survivor 0或1将被移动到Survivor 0或1。如果对象被移动超过五次，那么这些对象将被放置在老年代中。这意味着，现在这些对象是需要的，并且将存活在老年代中，除非失去了其引用。如果栈中没有持有其引用的变量，这意味着该对象符合垃圾回收的条件。最后一个对性能问题非常重要，因此我们需要了解Java内存如何工作才能理解它。

3 Metaspace

除了之前提到的栈和堆区域外，内存中还有另一个区域，即Metaspace。Metaspace是存储应用程序元数据的区域，它承担着重要的任务。通常情况下，我们不需要深入了解Metaspace内部情况。Metaspace还有一个重要的功能，就是存储静态变量、方法和类。这也解释了为什么静态关键字可以从任何地方访问，因为它们的存储位置就在Metaspace中，这样每个线程都可以方便地进行访问。Metaspace的存在为我们提供了便利，使得静态元素的访问变得更加方便。

4 JVM启动参数中的常用标志

可以通过设置一些标志来告诉JVM要执行的操作。以下是一些标志的示例：

• XmsNg 设置初始大小
• XmxNg 设置最大大小
• XX:NewRatio=N 年轻代与老年代的比例
• XX:NewSize=N 年轻代的初始大小
• XX:MaxNewSize=N 年轻代的最大大小