学习笔记JVM之内存模型

Posted 2021-04-17 CodeMarker

Java虚拟机所管理的内存由程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区组成。

如果根据受访权限的不同设置，可以将上述几个区域分为线程共享和非线程共享两大类。线程共享是指可以允许被所有的线程共享访问的内存区域，这类区域包括方法区和堆。非线程共享是指线程内部私有访问区域。这类区域包括虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。

1、程序计数器(Program Counter Register)

程序计数器是一个记录着当前线程所执行的字节码的行号指示器。它是一块很小的内存区域，也是运行速度最快的内存区域。它作为线程执行字节码解释器，用于存储程序执行过程中的字节码指令、分支、循环、异常处理、线程恢复等数据。

2、虚拟机栈(VM Stack)

虚拟机栈描述的是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，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，就对应这一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。虚拟机栈同程序计数器一样，它也是线程私有的。栈中存储基本数据类型和对象的引用。

虚拟机栈的特性：

• 线程私有。

• 先进后出（LIFO）

• 存储栈帧，支持Java方法的调用、执行和退出

• 可能出现OutOfMemoryError异常和StackOverflowError异常

3、本地方法栈（Native Stack）

本地方法栈和Java虚拟机栈的功能很相似。Java虚拟机栈用于管理Java函数的调用，而本地方法栈用于管理本地方法的调用。本地方法并不是用Java实现的，而是用C实现的。

本地方法栈的特性：

• 线程私有

• 后进先出（LIFO）栈

• 作用是支撑Native方法的调用、执行和退出

• 可能出现OutOfMemoryError异常和StackOverflowError异常

4、堆（Heap）

堆是一块用于存储对象实例和数组的内存区,是JVM虚拟机内存管理中最大的一块区域。所有的对象实例和数组都在堆上分配。

Java对象分为两类：一类是生命周期较短的，快速创建消亡的。还有一类是生命周期较长的。所以，又将堆分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation），新生代和老年代采用不同的垃圾回收机制。

新生代（Young Generation）又可以分为 Eden Space 空间 (伊甸园区)、From Survivor 空间（From 生存区）、To Survivor 空间（To 生存区），它们的比例是8：1：1.

而老年代则是生命周期较长的对象和数组的存储区域。

堆是一块共享的区域，会出现线程安全的问题，而操作共享区域就需要锁和同步，通过- Xms设置堆的最小值，堆内存越小越容易发生内存不够用的情况而触犯 Full GC（对新生代、老年代、永久代进行垃圾回收）。官方推荐新生代大小占整个堆大小的 3/8，通过- Xmx设置堆的最大值，堆内存超过此值会发抛出 OutOfMemoryError 异常。

5、方法区（Method Area）

方法区也是所有线程共享的区域，主要存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量，堆存储对象数据，方法区存储静态信息。

方法区不像 Java 堆区那样经常发生垃圾回收，但不表示不会发生。永久代的大小跟新生代、老年代比都是很小的，通过设置- XX:MaxPermSize来指定最大内存，方法区需要的内存超过此值会抛出 OutOfMemoryError 异常。