參考：
周志明 《深入理解Java虛擬機(jī)》
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3613043.html
1 JVM內(nèi)存區(qū)域劃分
1. Java程序的執(zhí)行過(guò)程
首先奕短，Java源代碼文件(.java后綴)會(huì)被Java編譯器編譯為字節(jié)碼文件(.class后綴)，然后由JVM中的類(lèi)加載器加載各個(gè)類(lèi)的字節(jié)碼文件蒲稳，加載完畢之后寄狼，交由JVM執(zhí)行引擎執(zhí)行冀续。在整個(gè)程序執(zhí)行過(guò)程中，JVM會(huì)用一段空間來(lái)存儲(chǔ)程序執(zhí)行期間需要用到的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，這段空間一般被稱(chēng)作為Runtime Data Area（運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)）荚藻，也就是我們常說(shuō)的JVM內(nèi)存咽扇。因此邪财，在Java中我們常常說(shuō)到的內(nèi)存管理就是針對(duì)這段空間進(jìn)行管理（如何分配和回收內(nèi)存空間）。如圖所示：
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2. 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的結(jié)構(gòu)
根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范》的規(guī)定质欲，運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)通常包括這幾個(gè)部分：程序計(jì)數(shù)器(Program Counter Register)树埠、Java棧(VM Stack)、本地方法棧(Native Method Stack)嘶伟、方法區(qū)(Method Area)怎憋、堆(Heap)。
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- 程序計(jì)數(shù)器
程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）九昧，也有稱(chēng)作為PC寄存器盛霎。想必學(xué)過(guò)匯編語(yǔ)言的朋友對(duì)程序計(jì)數(shù)器這個(gè)概念并不陌生，在匯編語(yǔ)言中耽装，程序計(jì)數(shù)器是指CPU中的寄存器愤炸，它保存的是程序當(dāng)前執(zhí)行的指令的地址（也可以說(shuō)保存下一條指令的所在存儲(chǔ)單元的地址），當(dāng)CPU需要執(zhí)行指令時(shí)掉奄，需要從程序計(jì)數(shù)器中得到當(dāng)前需要執(zhí)行的指令所在存儲(chǔ)單元的地址规个，然后根據(jù)得到的地址獲取到指令凤薛，在得到指令之后，程序計(jì)數(shù)器便自動(dòng)加1或者根據(jù)轉(zhuǎn)移指針得到下一條指令的地址诞仓，如此循環(huán)缤苫，直至執(zhí)行完所有的指令。
雖然JVM中的程序計(jì)數(shù)器并不像匯編語(yǔ)言中的程序計(jì)數(shù)器一樣是物理概念上的CPU寄存器墅拭，但是JVM中的程序計(jì)數(shù)器的功能跟匯編語(yǔ)言中的程序計(jì)數(shù)器的功能在邏輯上是等同的活玲，也就是說(shuō)是用來(lái)指示 執(zhí)行哪條指令的。
由于在JVM中谍婉，多線程是通過(guò)線程輪流切換來(lái)獲得CPU執(zhí)行時(shí)間的舒憾，因此，在任一具體時(shí)刻穗熬，一個(gè)CPU的內(nèi)核只會(huì)執(zhí)行一條線程中的指令镀迂，因此，為了能夠使得每個(gè)線程都在線程切換后能夠恢復(fù)在切換之前的程序執(zhí)行位置唤蔗，每個(gè)線程都需要有自己獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器探遵，并且不能互相被干擾，否則就會(huì)影響到程序的正常執(zhí)行次序妓柜。因此箱季，可以這么說(shuō)，程序計(jì)數(shù)器是每個(gè)線程所私有的棍掐。
在JVM規(guī)范中規(guī)定藏雏，如果線程執(zhí)行的是非native方法，則程序計(jì)數(shù)器中保存的是當(dāng)前需要執(zhí)行的指令的地址塌衰；如果線程執(zhí)行的是native方法诉稍，則程序計(jì)數(shù)器中的值是undefined。
由于程序計(jì)數(shù)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)所占空間的大小不會(huì)隨程序的執(zhí)行而發(fā)生改變最疆，因此杯巨，對(duì)于程序計(jì)數(shù)器是不會(huì)發(fā)生內(nèi)存溢出現(xiàn)象(OutOfMemory)的。 - Java 棧
Java棧也稱(chēng)作虛擬機(jī)棧（Java Vitual Machine Stack）努酸，也就是我們常常所說(shuō)的棧服爷，跟C語(yǔ)言的數(shù)據(jù)段中的棧類(lèi)似。事實(shí)上获诈，Java棧是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型仍源。
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局部變量表，顧名思義舔涎，想必不用解釋大家應(yīng)該明白它的作用了吧笼踩。就是用來(lái)存儲(chǔ)方法中的局部變量（包括在方法中聲明的非靜態(tài)變量以及函數(shù)形參）。對(duì)于基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的變量亡嫌，則直接存儲(chǔ)它的值嚎于，對(duì)于引用類(lèi)型的變量掘而，則存的是指向?qū)ο蟮囊谩＞植孔兞勘淼拇笮≡诰幾g器就可以確定其大小了于购，因此在程序執(zhí)行期間局部變量表的大小是不會(huì)改變的袍睡。
操作數(shù)棧，想必學(xué)過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧的朋友想必對(duì)表達(dá)式求值問(wèn)題不會(huì)陌生肋僧，棧最典型的一個(gè)應(yīng)用就是用來(lái)對(duì)表達(dá)式求值斑胜。想想一個(gè)線程執(zhí)行方法的過(guò)程中，實(shí)際上就是不斷執(zhí)行語(yǔ)句的過(guò)程嫌吠，而歸根到底就是進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程止潘。因此可以這么說(shuō)，程序中的所有計(jì)算過(guò)程都是在借助于操作數(shù)棧來(lái)完成的居兆。
指向運(yùn)行時(shí)常量池的引用覆山，因?yàn)樵诜椒▓?zhí)行的過(guò)程中有可能需要用到類(lèi)中的常量竹伸，所以必須要有一個(gè)引用指向運(yùn)行時(shí)常量泥栖。
方法返回地址，當(dāng)一個(gè)方法執(zhí)行完畢之后勋篓，要返回之前調(diào)用它的地方吧享，因此在棧幀中必須保存一個(gè)方法返回地址。
由于每個(gè)線程正在執(zhí)行的方法可能不同譬嚣，因此每個(gè)線程都會(huì)有一個(gè)自己的Java棧钢颂，互不干擾。 - 本地方法棧
本地方法棧與Java棧的作用和原理非常相似拜银。區(qū)別只不過(guò)是Java棧是為執(zhí)行Java方法服務(wù)的殊鞭，而本地方法棧則是為執(zhí)行本地方法（Native Method）服務(wù)的。在JVM規(guī)范中尼桶，并沒(méi)有對(duì)本地方發(fā)展的具體實(shí)現(xiàn)方法以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作強(qiáng)制規(guī)定操灿，虛擬機(jī)可以自由實(shí)現(xiàn)它。在HotSopt虛擬機(jī)中直接就把本地方法棧和Java棧合二為一泵督。 - 堆
Java中的堆是用來(lái)存儲(chǔ)對(duì)象本身的以及數(shù)組（當(dāng)然趾盐，數(shù)組引用是存放在Java棧中的）。只不過(guò)和C語(yǔ)言中的不同小腊，在Java中救鲤，程序員基本不用去關(guān)心空間釋放的問(wèn)題，Java的垃圾回收機(jī)制會(huì)自動(dòng)進(jìn)行處理秩冈。因此這部分空間也是Java垃圾收集器管理的主要區(qū)域本缠。另外，堆是被所有線程共享的入问，在JVM中只有一個(gè)堆丹锹。 - 方法區(qū)
方法區(qū)在JVM中也是一個(gè)非常重要的區(qū)域犹赖，它與堆一樣，是被線程共享的區(qū)域卷仑。在方法區(qū)中峻村，存儲(chǔ)了每個(gè)類(lèi)的信息（包括類(lèi)的名稱(chēng)、方法信息锡凝、字段信息）粘昨、靜態(tài)變量、常量以及編譯器編譯后的代碼等窜锯。
在Class文件中除了類(lèi)的字段张肾、方法、接口等描述信息外锚扎，還有一項(xiàng)信息是常量池吞瞪，用來(lái)存儲(chǔ)編譯期間生成的字面量和符號(hào)引用。
在方法區(qū)中有一個(gè)非常重要的部分就是運(yùn)行時(shí)常量池驾孔，它是每一個(gè)類(lèi)或接口的常量池的運(yùn)行時(shí)表示形式芍秆，在類(lèi)和接口被加載到JVM后，對(duì)應(yīng)的運(yùn)行時(shí)常量池就被創(chuàng)建出來(lái)翠勉。當(dāng)然并非Class文件常量池中的內(nèi)容才能進(jìn)入運(yùn)行時(shí)常量池妖啥，在運(yùn)行期間也可將新的常量放入運(yùn)行時(shí)常量池中，比如String的intern方法对碌。
在JVM規(guī)范中荆虱，沒(méi)有強(qiáng)制要求方法區(qū)必須實(shí)現(xiàn)垃圾回收。很多人習(xí)慣將方法區(qū)稱(chēng)為“永久代”朽们，是因?yàn)镠otSpot虛擬機(jī)以永久代來(lái)實(shí)現(xiàn)方法區(qū)怀读，從而JVM的垃圾收集器可以像管理堆區(qū)一樣管理這部分區(qū)域，從而不需要專(zhuān)門(mén)為這部分設(shè)計(jì)垃圾回收機(jī)制骑脱。不過(guò)自從JDK7之后菜枷，Hotspot虛擬機(jī)便將運(yùn)行時(shí)常量池從永久代移除了。
3.垃圾收集
- 方法區(qū)垃圾收集：收集無(wú)用的類(lèi)和常量惜姐。判定一個(gè)類(lèi)已經(jīng)廢棄需要三個(gè)條件：
- 該類(lèi)所有的實(shí)例已經(jīng)被回收
- 加載該類(lèi)的ClassLoader已經(jīng)被回收
- 該類(lèi)對(duì)應(yīng)的Class類(lèi)對(duì)象沒(méi)有被引用犁跪，沒(méi)有代碼通過(guò)反射訪問(wèn)該類(lèi)的方法。
- 判斷堆中的對(duì)象死亡：
- 引用計(jì)數(shù)法：通過(guò)一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)記錄對(duì)象被引用的次數(shù)歹袁，無(wú)法解決循環(huán)引用的問(wèn)題
- 根搜索算法： 選取一些對(duì)象作為 GC-Roots坷衍， 進(jìn)行引用搜索，當(dāng)判定一個(gè)對(duì)象進(jìn)行根搜索無(wú)法到達(dá)的時(shí)候条舔，說(shuō)明該對(duì)象已經(jīng)沒(méi)有被引用枫耳。可作為GC-Roots的對(duì)象包括：
a. 虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象
b. 方法區(qū)中類(lèi)的靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
c. 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象
d. 本地方法棧中引用的對(duì)象 - 兩次標(biāo)記：在根搜索中得到的沒(méi)有引用的對(duì)象不是立即被標(biāo)記成可回收對(duì)象的孟抗，而是先進(jìn)行一次標(biāo)記迁杨，假如對(duì)象覆蓋了finalize() 方法钻心，則放進(jìn)一個(gè)隊(duì)列F-Queue中，由一個(gè)虛擬機(jī)創(chuàng)建的低優(yōu)先級(jí)Finalizer執(zhí)行對(duì)象的finalize()方法铅协，如果對(duì)象的這個(gè)方法里成功建立了對(duì)自己的引用捷沸，則會(huì)逃離本次垃圾收集。需要注意的是狐史，每個(gè)對(duì)象的finalize()方法僅會(huì)被執(zhí)行一次痒给，也就是說(shuō)對(duì)象自救一次后再次被標(biāo)記則無(wú)法通過(guò)finalize()方法自救。
- 垃圾收集算法
虛擬機(jī)采用分代收集的機(jī)制骏全。一般是根據(jù)對(duì)象的存貨周期分為新生代和老年代苍柏。
- 標(biāo)記-清除算法：顧名思義，先標(biāo)記后清除姜贡。將導(dǎo)致內(nèi)存的碎片化试吁。
- 復(fù)制算法：在新生代區(qū)域大多數(shù)對(duì)象都是“朝生暮死”的前提下，將新生代堆分為Eden區(qū)和兩個(gè)較小的Survivor區(qū), 每次使用Eden區(qū)和其中一塊Survivor區(qū)楼咳，垃圾收集的時(shí)候?qū)⒋婊顚?duì)象復(fù)制到另外一塊Survivor區(qū)中熄捍，然后清理掉Eden和使用過(guò)的Survivor。
- 標(biāo)記-整理算法：老年代的對(duì)象成活率較高爬橡，使用復(fù)制操作的話效率很低治唤。標(biāo)記整理算法在對(duì)對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記之后不是直接清除棒动，而是將存活的對(duì)象向一端移動(dòng)糙申，最后清除掉邊界之外的內(nèi)存。
- 內(nèi)存分配和回收策略
- 對(duì)象優(yōu)先在Eden區(qū)分配船惨。當(dāng)Eden區(qū)沒(méi)有足夠空間的時(shí)候柜裸，系統(tǒng)發(fā)起一次MinorGC（新生代回收）
- 大對(duì)象直接分配在老年代。比如長(zhǎng)字符串和數(shù)組粱锐。-XX:PretenureSizeThreshold參數(shù)可以設(shè)置直接分配進(jìn)入老年代對(duì)象的大小分界線疙挺。
- 長(zhǎng)期存活的對(duì)象將進(jìn)入老年代。每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)age計(jì)數(shù)器怜浅，如果Eden對(duì)象經(jīng)過(guò)MinorGC沒(méi)有被收集铐然，根據(jù)復(fù)制算法將進(jìn)入Survivor區(qū)，age為1恶座，此后該對(duì)象每次熬過(guò)MinorGC搀暑，age+=1。當(dāng)age增加到一定程度（默認(rèn)15）跨琳，將會(huì)晉升至老年代自点。該age參數(shù)可以通過(guò) -XX:MaxTenuringThreshold 進(jìn)行設(shè)置。
- 動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判定：如果Survivor空間中相同年齡的對(duì)象大小總和大于了Survivor空間的一半脉让，那么年齡大于或等于該年齡的對(duì)象將直接進(jìn)入老年代桂敛。
