不同版本JVM內存劃分的變化

1.6教寂，使用永久代（PermGen）來實現方法區(qū)捏鱼，運行時常量池在方法區(qū)中。

1.7酪耕，還有永久代导梆，運行時常量池在堆中。

1.8，沒有永久代看尼，使用元空間（在直接內存）

總結：1.7 運行時常量池到了堆递鹉，1.8方法區(qū)被元空間替換

什么變量會在棧里，什么變量會在堆里藏斩？

方法里的局部變量

對象中的成員變量

JVM 內存結構

JVM內存的劃分

（1）線程私有區(qū)：

• 程序計數器躏结，記錄正在執(zhí)行的虛擬機字節(jié)碼的地址；
• Java虛擬機棧：Java方法執(zhí)行的內存區(qū)狰域，每個方法執(zhí)行時會在虛擬機棧中創(chuàng)建棧幀媳拴；
• 本地方法棧：虛擬機的Native方法執(zhí)行的內存區(qū)；

（2）線程共享區(qū)：

• Java堆：對象分配內存的區(qū)域北专；

• 方法區(qū)：存放類信息禀挫、常量、靜態(tài)變量拓颓、編譯器編譯后的代碼等數據语婴；

  • 常量池：存放編譯器生成的各種字面量和符號引用，是方法區(qū)的一部分驶睦。

程序計數器（PC 寄存器）

程序計數器的定義

程序計數器是一塊較小的內存空間砰左，是當前線程正在執(zhí)行的那條字節(jié)碼指令的地址。若當前線程正在執(zhí)行的是一個本地方法场航，那么此時程序計數器為Undefined缠导。

程序計數器的作用

• 字節(jié)碼解釋器通過改變程序計數器來依次讀取指令，從而實現代碼的流程控制溉痢。
• 在多線程情況下僻造，程序計數器記錄的是當前線程執(zhí)行的位置，從而當線程切換回來時孩饼，就知道上次線程執(zhí)行到哪了髓削。

Java 虛擬機棧（Java 棧）

Java 虛擬機棧的定義

Java 虛擬機棧是描述 Java 方法運行過程的內存模型。

Java 虛擬機棧會為每一個即將運行的 Java 方法創(chuàng)建一塊叫做“棧幀”的區(qū)域镀娶，用于存放該方法運行過程中的一些信息立膛，如：

• 局部變量表
• 操作數棧
• 動態(tài)鏈接
• 方法出口信息

壓棧出棧過程

當方法運行過程中需要創(chuàng)建局部變量時，就將局部變量的值存入棧幀中的局部變量表中梯码。

Java 虛擬機棧的棧頂的棧幀是當前正在執(zhí)行的活動棧宝泵，也就是當前正在執(zhí)行的方法，PC 寄存器也會指向這個地址轩娶。只有這個活動的棧幀的本地變量可以被操作數棧使用儿奶，當在這個棧幀中調用另一個方法，與之對應的棧幀又會被創(chuàng)建鳄抒，新創(chuàng)建的棧幀壓入棧頂廓握，變?yōu)楫斍暗幕顒訔?/p>

方法結束后搅窿，當前棧幀被移出，棧幀的返回值變成新的活動棧幀中操作數棧的一個操作數隙券。如果沒有返回值，那么新的活動棧幀中操作數棧的操作數沒有變化闹司。

堆

堆的定義

堆是用來存放對象的內存空間娱仔，幾乎所有的對象都存儲在堆中。

堆的特點

• 線程共享游桩，整個 Java 虛擬機只有一個堆牲迫，所有的線程都訪問同一個堆。
• 在虛擬機啟動時創(chuàng)建借卧。
• 是垃圾回收的主要場所盹憎。
• 進一步可分為：新生代(Eden區(qū) From Survior To Survivor)、老年代铐刘。

不同的區(qū)域存放不同生命周期的對象陪每，這樣可以根據不同的區(qū)域使用不同的垃圾回收算法，更具有針對性镰吵。

堆的大小既可以固定也可以擴展檩禾，但對于主流的虛擬機，堆的大小是可擴展的疤祭，因此當線程請求分配內存盼产，但堆已滿，且內存已無法再擴展時勺馆，就拋出 OutOfMemoryError 異常戏售。

Java 堆所使用的內存不需要保證是連續(xù)的。而由于堆是被所有線程共享的草穆，所以對它的訪問需要注意同步問題灌灾，方法和對應的屬性都需要保證一致性。

方法區(qū)?受到版本變化

JDK 1.8 的時候续挟，方法區(qū)被徹底移除了紧卒，取而代之是元空間，元空間使用的是直接內存诗祸。

JDK 1.8 之前永久代還沒被徹底移除的時候通常通過下面這些參數來調節(jié)方法區(qū)大小

-XX:PermSize=N //方法區(qū) (永久代) 初始大小
-XX:MaxPermSize=N //方法區(qū) (永久代) 最大大小,超過這個值將會拋出 OutOfMemoryError 異常:java.lang.OutOfMemoryError: PermGen

JDK 1.8

-XX:MetaspaceSize=N //設置 Metaspace 的初始（和最小大信芊肌）
-XX:MaxMetaspaceSize=N //設置 Metaspace 的最大大小

方法區(qū)的定義

Java 虛擬機規(guī)范中定義方法區(qū)是堆的一個邏輯部分。方法區(qū)存放以下信息：

• 已經被虛擬機加載的類信息
• 即時編譯器編譯后的代碼

方法區(qū)的特點

• 線程共享直颅。 方法區(qū)是堆的一個邏輯部分博个，因此和堆一樣，都是線程共享的功偿。整個虛擬機中只有一個方法區(qū)盆佣。
• 永久代往堡。 方法區(qū)中的信息一般需要長期存在，方法區(qū)又是堆的邏輯分區(qū)共耍，因此用堆的劃分方法虑灰，把方法區(qū)稱為“永久代”。永久代是 HotSpot 虛擬機對虛擬機規(guī)范中方法區(qū)的一種實現方式痹兜。
• 內存回收效率低穆咐。 方法區(qū)中的信息一般需要長期存在，回收一遍之后可能只有少量信息無效字旭。主要回收目標是：對常量池的回收对湃；對類型的卸載。
• Java 虛擬機規(guī)范對方法區(qū)的要求比較寬松遗淳。 和堆一樣拍柒，允許固定大小，也允許動態(tài)擴展屈暗，還允許不實現垃圾回收拆讯。

運行時常量池 Runtime Constant Pool

JDK1.7 及之后版本的 JVM 已經將運行時常量池從方法區(qū)中移了出來，在 Java 堆（Heap）中開辟了一塊區(qū)域存放運行時常量池恐锦。

運行時常量池是方法區(qū)的一部分往果。class文件常量池將在類加載后進入方法區(qū)的運行時常量池中存放。

一個類加載到JVM中后對應一個運行時常量池一铅，運行時常量池相對于class文件常量池來說具備動態(tài)性陕贮，即字面量可以動態(tài)的添加。Java語言并不要求常量一定只能在編譯期產生潘飘，運行期間也可能產生新的常量（基本類型包裝類和String）肮之，這些常量被放在運行時常量池中。

• 字面量：字符串字面量和聲明為final的常量值（基本數據類型）

• 符號引用：編譯語言層面的概念卜录，包括以下3類：

  • 類和接口的全限定名
  • 字段的名稱和描述符
  • 方法的名稱和描述符

class文件常量池（靜態(tài)常量池）

class文件常量池是指編譯生成的class字節(jié)碼文件結構中的一個常量池（Constant Pool Table）戈擒，用于存放編譯期間生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類加載后艰毒，存放于方法區(qū)的運行時常量池筐高。

字符串字面量除了類中所有雙引號括起來的字符串（包括方法體內的），還包括所有用到的類名丑瞧、方法名和這些類與方法的字符串描述柑土、字段（成員變量）的名稱和描述符

聲明為final的常量值指的是成員變量，不包含本地變量绊汹，本地變量是屬于方法的稽屏。

符號引用包括類和接口的全限定名（包括包路徑的完整名）、字段的名稱和描述符西乖、方法的名稱和描述狐榔。只不過是以一組符號來描述所引用的目標坛增，和內存并無關，所以稱為符號引用薄腻，直接指向內存中某一地址的引用稱為直接引用

當類被 Java 虛擬機加載后收捣， .class 文件中的常量池就存放在方法區(qū)的運行時常量池中。

而且在運行期間庵楷，可以向常量池中添加新的常量坏晦。如 String 類的 intern() 方法就能在運行期間向常量池中添加字符串常量。

運行時常量池和字符串常量池

運行時常量池存儲的是一系列字節(jié)嫁乘，字符串是被序列化的，而不是字符串對象球碉，還有其他常量蜓斧，不止字符串。

字符串常量池是在運行時用的睁冬，里面都是java對象挎春。

字符串字面量是讀String類對象的引用。

Class類的對象存在JVM哪里直奋？

Class對象是存放在堆區(qū)的。

類的元數據（元數據并不是類的Class對象施禾，Class對象是加載的最終產品脚线。類的方法代碼，變量名弥搞，方法名邮绿，訪問權限，返回值等等都是在方法區(qū)的）才是存在方法區(qū)的攀例。

一個對象的內存劃分船逮。

https://cloud.tencent.com/developer/article/1129494

public class Student {

    private String name;
    private static Birthday birthday = new Birthday();

    public Student(String name) {
        this.name = name;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student("zhangsan");
        int age = 10;
        System.out.println(age);
    }
}

class Birthday {
    private int year = 2010;
    private int month = 10;
    private int day = 1;
}

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從內存區(qū)域來分析

• 虛擬機棧:只存放局部變量
• 堆:存儲對象的實例
• 方法區(qū)：存放Class信息和常量信息（final的東西）。

從變量的角度來分析

• 局部變量：

  存放在虛擬機棧中（具體應為[棧->棧幀->局部變量表]）

  • 基本類型的值直接存在棧中粤铭。如age=10
  • 如果是對象的實例挖胃，則只存儲對象實例的引用。如s=ref

• 實例變量：存放在堆中的對象實例中梆惯。如Student的實例變量 name=ref

• 靜態(tài)變量：

  存放在方法區(qū)中的常量池中酱鸭。如Student.class中的birthday=ref。

  • 如果常量的類型是對象的實例則只存儲對象實例的引用地址

通過變量的角度來分析加袋，我們就可以了解為什么靜態(tài)變量不用new就能調用凛辣，而實例變量必須new出對象，才能調用职烧。

參考

https://github.com/doocs/jvm/blob/master/docs/01-jvm-memory-structure.md

https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/blob/master/docs/java/jvm/Java%E5%86%85%E5%AD%98%E5%8C%BA%E5%9F%9F.md