JVM内存模型那些事

Posted 2021-04-17 程序媛记

jdk1.7中JVM内存模型

jdk1.8中JVM内存模型

1. 虚拟机栈（Method Stack）

java线程执行的内存模型，是线程私有的， 一个线程对应一个栈，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（用于存储局部变量 表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息），调用方法时执行入栈，方法返回时执行出栈，不存在垃圾回收问题，只要线程一结束该栈就释放，生命周期和线程一 致。

2. 程序计数器（Program Counter Register）

保存当前线程所执行的字节码地址，指向方法区中的方法字节码（指向吓一跳指令的地址，也即将要执行的指令代码），由执行引擎(Execution Engine)读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计 。每个线程工作时都有一个独立的计数器。程序计数器为执行 Java 方法服务，执行 native 方法时，程序计数器为空。

3. 本地方法栈 (Native Method Stack)

和栈作用很相似，用来保存线程执行时的信息。区别不过是Java栈为JVM执行Java方法服务，而本地方法栈为JVM执行native方法服务。登记native方法，在Execution Engine执行时加载本地方法库。

4. 堆 (Heap)

虚拟机启动时自动分配创建，用于存放对象的实例，几乎所有对象都在堆上分配内存，当对象无法在该空间申请到内存时将抛出OutOfMemoryError异常。同时也是垃圾收集器管理的主要区域，根据对象存活的周期不同，JVM 把堆内存进行分代管理，由垃圾回收器来进行对象的回收管理 。

5. 元空间/方法区 (Method Area)

用于存储被虚拟机已加载的类信息( 构造 方法/接口定义)、静态变量、常量、运行时常量池都存在方法区中，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），目的应该是为了和Java的堆区分开(jdk1.8以前hotspot虚拟机叫永久代、持久代，jdk1.8时叫元空间)。

很多人更愿意称方法区为：“永久代（Permanent Generation）”，不过本质上两者并不等价，仅仅是因为习惯使用HotSpot虚拟机的设计团队选择吧GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已，这样HotSpot的垃圾收集器就可以像管理Java堆一样管理这部分内存，能够省去专门为方法区变编写内存管理代码的工作。

Jvm堆内存模型

1. 年轻代

类出生、成长、消亡的区域，一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。

新生代分为两部分：伊甸区（Eden space）和幸存者区（Survivor space），所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区又分为From和To区。当Eden区的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将Eden区进行垃圾回收（Minor GC），将Eden区中的不再被其它对象应用的对象进行销毁。然后将Eden区中剩余的对象 会在两个 Survivor 区交替保存，达到一定次数的对象会晋升到老年代。

2. 老年代

新生代经过多次GC仍然存活的对象移动到老年区。若老年代也满了，这时候将发生Major GC（也可以叫Full GC），进行老年区的内存清理。若老年区执行了Full GC之后发现依然无法进行对象的保存，就会抛出OOM (OutOfMemory Error)异常。

3. 永久代

主要保存类信息等内容，这里的永久代是指对象划分方式，不是专指 1.7 的 PermGen，或者 1.8 之后的 Metaspace。

在JDK1.8之后，元空间替代了永久代，它是对JVM规范中方法区的实现，区别在于元数据区不在虚拟机当中，而是用的本地内存，永久代在虚拟机当中，永久代逻辑结构上也属于堆，但是物理上不属于。

为什么要废除1.7的永久区？

1. 在jdk1.8之前的HotSpot实现中，类的元数据如方法数据、方法信息（字节码、栈和变量的大小）、运行时常量池等被保存在永久代，32位默认永久代大小为64M，64位默认85M，可以通过参数 -XX：MaxPermSize进行设置，一旦类的元数据超过了永久代的大小，就会抛出OOM（内存过大，虚拟机死掉了）异常。

2. 对永久代的调优过程非常困难，永久代的大小很难确定，其中涉及到太多因素，如类的总数，常量池大小和方法数量等，而且永久代的数据可能会随着每一次Full GC而发生移动。

3. 而在jdk1.8中，类的元数据保存在本地内存中，元空间的最大可分配空间就是系统可用内存空间。

4. 官网给的解释：为了融合HotSpot JVM 与 JRockit VM ，因为JRockit VM没有永久代，不需要配置永久代。