JVM内存模型

Posted 2021-05-13 你是人间四月天

引言

JVM是运行在操作系统之上，而JVM是要想了解JVM虚拟机运行的内幕，必须要先知道其内存模型
根据JVM规范，JVM内存共分为五块区域

本文围绕这个几个区域，剖析JVM运行时数据区

JVM运行时数据区

1.程序计数器

程序计数器是线程私有的，也就是意味着，每一个线程都有自己的一个独立程序计数器，里面记载着当前线程执行下一条字节码指令的行号，它的生命周期跟其对应的线程生命周期一样。
这里的程序计数器指的是JVM运行时指的下一条字节码的行号，跟CPU当中的程序计数器不一样，可以这么理解，这里的程序计数器是JVM指令级别的，而CPU内部的程序计数器是位于CPU的一个物理空间，通常我们把它称作——寄存器，它指向的是下一条CPU指令的内存地址，它是CPU指令级别的。
特点

1. 线程私有
2. 占用内存很小
3. 在内存当中不可能出现OOM（OutOfMemory），所有对一这块区域也不存在垃圾回收这一说法
4. 如果是在执行native方法，则是未指定值（undefined）,因为程序计数器不负责本地方法栈。

2.JVM虚拟机栈

虚拟机栈也是线程私有的，一个线程对应着虚拟机栈里面一块区域。线程运行过程中，每个方法在执行的时候会创建一个栈帧，存储了局部变量，操作数，动态链接，方法返回地址。
每个方法从调用到执行完毕，对应一个栈帧在虚拟机栈中的入栈和出栈。
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，则StackOverflowError（递归调用）。
如果虚拟机栈可以动态扩展，扩展到无法申请足够的内存，则OutOfMemoryError。

3.堆（Heap）

堆是 JVM 所管理的最大的一块内存空间，主要用于存放各种类的实例对象。
在 Java 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。
这样划分的目的是为了使 JVM 能够更好的管理堆内存中的对象，包括内存的分配以及回收。

在默认的情况下，堆中各区域的大小占比
老年代：2/3的堆空间
年轻代：1/3的堆空间
eden区：8/10 的年轻代
survivor0: 1/10 的年轻代
survivor1:1/10的年轻代

4.本地方法栈

本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java 方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native 方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机（譬如Sun HotSpot 虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError 和OutOfMemoryError异常。

5.方法区

所有方法线程共享的一块内存区域，用于存储已经被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量等，永久代是它的一种实现。
这个区域的内存回收目标主要针对常量池的回收和堆类型的卸载。

常量池中存储编译器生成的各种字面量和符号引用。字面量就是Java中常量的意思。比如文本字符串，final修饰的常量等。方法引用则包括类和接口的全限定名，方法名和描述符，字段名和描述符等。

Java8版本及以后使用元空间 MetaSpace 替代方法区，元空间并不在 JVM中，而是使用本地内存。字符串常量和类文件中常量池放进了JVM的堆中
元空间两个参数：

1. MetaSpaceSize：初始化元空间大小，控制发生GC阈值
2. MaxMetaspaceSize ： 限制元空间大小上限，防止异常占用过多物理内存

Java8 和 Java8以前

Java8 使用元空间 MetaSpace 替代方法区，元空间并不在 JVM中，而是使用本地内存。

扩展

1.对象的访问

通过句柄访问

直接访问