JVM內(nèi)存模型架構(gòu)圖
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各個(gè)模塊解讀
1 Program Counter Register (程序計(jì)數(shù)寄存器)
- 程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間，它可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器段磨。在虛擬機(jī)概念模型里（概念模型，各種虛擬機(jī)可能會(huì)通過(guò)一些更高效的方式實(shí)現(xiàn)）逆趣，字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令：分支、跳轉(zhuǎn)嗜历、循環(huán)宣渗、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)操作都會(huì)依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)完成梨州。每個(gè)線程都有獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器痕囱，用來(lái)在線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，各條線程之間的計(jì)數(shù)器互不影響摊唇，獨(dú)立存儲(chǔ)。所以它是一個(gè)“線程私有”的內(nèi)存區(qū)域涯鲁。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在JVM規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域巷查。
2.虛擬機(jī)棧 JVM Stacks
- JVM棧是線程私有的內(nèi)存區(qū)域。它描述的是java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型抹腿，每個(gè)方法執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）用于存儲(chǔ)局部變量表岛请、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接警绩、方法出口等信息崇败。每個(gè)方法從調(diào)用直至完成的過(guò)程，都對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀從入棧到出棧的過(guò)程肩祥。每當(dāng)一個(gè)方法執(zhí)行完成時(shí)后室，該棧幀就會(huì)彈出棧幀的元素作為這個(gè)方法的返回值，并且清除這個(gè)棧幀混狠，Java棧的棧頂?shù)臈褪钱?dāng)前正在執(zhí)行的活動(dòng)棧岸霹，也就是當(dāng)前正在執(zhí)行的方法。就像是組成動(dòng)畫的一幀一幀的圖片将饺，方法的調(diào)用過(guò)程也是由棧幀切換來(lái)產(chǎn)生結(jié)果贡避。
- 局部變量表存放了編譯器可知的各種基本數(shù)據(jù)類型（int痛黎、short、byte刮吧、char湖饱、double、float杀捻、long井厌、boolean）、對(duì)象引用（reference類型水醋，它不等同于對(duì)象本身旗笔，可能是一個(gè)指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔槪部赡苁侵赶蛞粋€(gè)代表對(duì)象的句柄或其他與此對(duì)象相關(guān)的位置）和returnAddress類型（指向了一跳字節(jié)碼指令的地址）拄踪。
- 在JVM規(guī)范中蝇恶，對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了兩種異常情況：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)允許的深度，將拋出StackOverflowError異常惶桐；如果虛擬機(jī)棿榛。可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，在擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存姚糊，就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常贿衍。
3.本地方法棧 Native Method Stack
- 本地方法棧和虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是很相似的，它們之間的區(qū)別不過(guò)是 虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（字節(jié)碼）服務(wù)救恨，而本地方法棧則為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)贸辈。Sun HotSpot 直接就把本地方法棧和虛擬機(jī)棧合二為一。本地方法棧也會(huì)拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常肠槽。
4.堆Heap
- Heap是OOM故障最主要的發(fā)源地擎淤，它存儲(chǔ)著幾乎所有的實(shí)例對(duì)象，堆由垃圾收集器自動(dòng)回收秸仙，堆區(qū)由各子線程共享使用嘴拢；通常情況下，它占用的空間是所有內(nèi)存區(qū)域中最大的寂纪，但如果無(wú)節(jié)制地創(chuàng)建大量對(duì)象席吴，也容易消耗完所有的空間；堆的內(nèi)存空間既可以固定大小捞蛋，也可運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整孝冒，通過(guò)如下參數(shù)設(shè)定初始值和最大值，比如
-Xms256M. -Xmx1024M
其中-X表示它是JVM運(yùn)行參數(shù)
- ms是memorystart的簡(jiǎn)稱 最小堆容量
- mx是memory max的簡(jiǎn)稱 最大堆容量
- 對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)拟杉，Java堆（Heap）是JVM所管理的內(nèi)存中最大的一塊迈倍。它是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建捣域。主要用來(lái)存放對(duì)象實(shí)例啼染，所有的對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組都要在堆上分配宴合。堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，也被稱為“GC堆”迹鹅，從內(nèi)存回收的角度來(lái)看卦洽，堆可以細(xì)分為：新生代和老年代；再細(xì)致一點(diǎn)可分為：Eden空間斜棚、From Survivor空間阀蒂、To Survivor空間（空間分配比例是8：1：1）。如果在堆中沒(méi)有內(nèi)存完成實(shí)例分配弟蚀，并且堆也無(wú)法再擴(kuò)展時(shí)蚤霞，將拋出OutOfMemoryError異常。
5.Metaspace元空間
- 在JDK1.8中义钉，永久代已經(jīng)不存在昧绣，存儲(chǔ)的類信息、編譯后的代碼數(shù)據(jù)等已經(jīng)移動(dòng)到了MetaSpace（元空間）中捶闸，元空間并沒(méi)有處于堆內(nèi)存上夜畴，而是直接占用的本地內(nèi)存（NativeMemory）。
- 元空間的本質(zhì)和永久代類似删壮，都是對(duì)JVM規(guī)范中方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)贪绘。
- 不過(guò)元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機(jī)中，而是使用本地內(nèi)存央碟。
- 元空間的大小僅受本地內(nèi)存限制税灌，可以通過(guò)以下參數(shù)來(lái)指定元空間大小：
- -XX:MetaspaceSize亿虽，初始空間大小菱涤，達(dá)到該值就會(huì)觸發(fā)垃圾收集進(jìn)行類型卸載，同時(shí)GC會(huì)對(duì)該值進(jìn)行調(diào)整：如果釋放了大量的空間经柴，就適當(dāng)降低該值狸窘；如果釋放了很少的空間墩朦，那么在不超過(guò)MaxMetaspaceSize時(shí)坯认，適當(dāng)提高該值
- -XX:MaxMetaspaceSize，最大空間氓涣，默認(rèn)是沒(méi)有限制的
- -XX:MinMetaspaceFreeRatio牛哺，在GC之后，最小的Metaspace剩余空間容量的百分比劳吠，減少為分配空間所導(dǎo)致的垃圾收集
- -XX:MaxMetaspaceFreeRatio引润，在GC之后，最大的Metaspace剩余空間容量的百分比痒玩，減少為釋放空間所導(dǎo)致的垃圾收集
Java8為什么要將永久代替換成Metaspace淳附？
- 1议慰、字符串存在永久代中，容易出現(xiàn)性能問(wèn)題和內(nèi)存溢出奴曙。
- 2别凹、類及方法的信息等比較難確定其大小，因此對(duì)于永久代的大小指定比較困 難洽糟，太小容易出現(xiàn)永久代溢出炉菲，太大則容易導(dǎo)致老年代溢出。
- 3坤溃、永久代會(huì)為 GC 帶來(lái)不必要的復(fù)雜度拍霜，并且回收效率偏低。
- 4薪介、Oracle 可能會(huì)將HotSpot 與 JRockit 合二為一祠饺。
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