Java8虚拟机内存模型

Posted 2021-01-25

1. Java虚拟机运行时数据区

在JDK1.8之前，JVM运行时数据区分为堆、虚拟机栈、本地方法栈、方法区、程序计数器。如下图所示：

虚拟机栈：线程私有，随线程创建而创建。栈里面是一个一个“栈帧”，每个栈帧对应一次方法调用。栈帧中存放了局部变量表（基本数据类型变量和对象引用）、操作数栈、方法出口等信息。当栈调用深度大于JVM所允许的范围，会抛出StackOverflowError的错误。

本地方法栈：线程私有，这部分主要与虚拟机用到的Native方法相关，一般情况下，并不需要关心这部分的内容。

程序计数器：也叫PC寄存器，JVM支持多个线程同时运行，每个线程都有自己的程序计数器。倘若当前执行的是 JVM 的方法，则该寄存器中保存当前执行指令的地址；倘若执行的是native方法，则PC寄存器中为空。（PS：线程执行过程中并不都是一口气执行完，有可能在一个CPU时钟周期内没有执行完，由于时间片用完了，所以不得不暂停执行，当下一次获得CPU资源时，通过程序计数器就知道该从什么地方开始执行）

方法区：方法区存放类的信息（包括类的字节码，类的结构）、常量、静态变量等。字符串常量池就是在方法区中。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做Non-Heap（非堆），目的是与Java堆区分开来。很多人都更愿意把方法区称为“永久代”（Permanent Generation）。从jdk1.7已经开始准备“去永久代”的规划，jdk1.7的HotSpot中，已经把原本放在方法区中的静态变量、字符串常量池等移到堆内存中。

堆：堆中存放的是数组（PS：数组也是对象）和对象。当申请不到空间时会抛出OutOfMemoryError。

2. PermGen（永久代）

“方法区”是JVM的规范，而“永久代”是方法区的一种实现，并且只有HotSpot才有“PermGen space”，而对于其他类型的虚拟机并没有“PermGen space”。

在JDK1.8中，HotSpot已经没有“PermGen space”这个区间了，取而代之是Metaspace（元空间）

3. Metaspace（元空间）

在JDK1.8中，永久代已经不存在，存储的类信息、编译后的代码数据等已经移动到了MetaSpace（元空间）中，元空间并没有处于堆内存上，而是直接占用的本地内存（NativeMemory）。

元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。

不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。

元空间的大小仅受本地内存限制，可以通过以下参数来指定元空间大小：

-XX:MetaspaceSize，初始空间大小，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC会对该值进行调整：如果释放了大量的空间，就适当降低该值；如果释放了很少的空间，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提高该值
-XX:MaxMetaspaceSize，最大空间，默认是没有限制的
-XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最小的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为分配空间所导致的垃圾收集
-XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最大的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为释放空间所导致的垃圾收集

4. 堆内存划分

在JDK1.7以及其前期的JDK版本中，堆内存通常被分为三块区域：Young Generation、Old Generation、Permanent Generation for VM Matedata

在JDK1.8中把存放元数据中的永久内存从堆内存中移到了本地内存中，JDK1.8中JVM堆内存结构就变成了如下：

5. 堆统计信息

6. 其它相关

《利用jmap和MAT等工具查看JVM运行时堆内存》

7. 参考

https://blog.csdn.net/qq_31337311/article/details/78799262

https://www.cnblogs.com/paddix/p/5309550.html

https://blog.csdn.net/zwrlj527/article/details/79399715 欢迎工作一到五年的Java工程师朋友们加入Java群： 891219277
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