一、JVM 内存区域模型
1. 程序计数器
程序计数器是最小的一块内存区域,它的作用是当前线程所执行的字节码的行号指示器,在虚拟机的模型里,字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令,分支、循环、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖计数器完成。如果线程执行的是Java方法,这个计算器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果正在执行的是Native方法,这个计算器值则为空。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
2. Java虚拟机栈
描述的是java 方法执行的内存模型:每个方法被执行的时候 都会创建一个“栈帧”用于存储局部变量表(包括参数)、操作栈、方法出口等信息。每个方法被调用到执行完的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。声明周期与线程相同,是线程私有的。
局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(引用指针,并非对象本身),其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量的空间,其余数据类型只占1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量是完全确定的,在运行期间栈帧不会改变局部变量表的大小空间。
3. 本地方法栈
与虚拟机栈基本类似,区别在于虚拟机栈为虚拟机执行的java方法服务,而本地方法栈则是为Native方法服务。
4. Java堆
是java虚拟机所管理的内存中最大的一块内存区域,也是被各个线程共享的内存区域,在JVM启动时创建。该内存区域存放了对象实例及数组(所有new的对象)。其大小通过-Xms(最小值)和-Xmx(最大值)参数设置,-Xms为JVM启动时申请的最小内存,默认为操作系统物理内存的1/64但小于1G,-Xmx为JVM可申请的最大内存,默认为物理内存的1/4但小于1G,默认当空余堆内存小于40%时,JVM会增大Heap到-Xmx指定的大小,可通过-XX:MinHeapFreeRation=来指定这个比列;当空余堆内存大于70%时,JVM会减小heap的大小到-Xms指定的大小,可通过XX:MaxHeapFreeRation=来指定这个比列,对于运行系统,为避免在运行时频繁调整Heap的大小,通常-Xms与-Xmx的值设成一样。
Java 堆是和 Java 应用程序关系最密切的内存空间,几乎所有的对象都存放在其中,并且 Java 堆完全是自动化管理的,通过垃圾回收机制,垃圾对象会自动清理,不需要显式地释放。
根据垃圾回收机制不同,Java 堆有可能拥有不同的结构。最为常见的就是将整个 Java 堆分为新生代和老年代。其中新生代存放新生的对象或者年龄不大的对象,老年代则存放老年对象。
新生代分为 eden 区、S0 区、S1 区,S0 和 S1 也被称为 from 和 to 区域,他们是两块大小相等并且可以互换角色的空间。
绝大多数情况下,对象首先分配在 eden 区,在一次新生代回收后,如果对象还存活,则会进入 S0 或者 S1 区,之后每经过一次新生代回收,如果对象存活则它的年龄就加1,当对象达到一定的年龄后,则进入老年代。
5. 方法区
也称”永久代” 、“非堆”, 它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域。默认最小值为16MB,最大值为64MB,可以通过-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 参数限制方法区的大小。
6. 运行时常量池
是方法区的一部分,Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池,用于存放编译器生成的各种符号引用,这部分内容将在类加载后放到方法区的运行时常量池中。
7. 直接内存
直接内存并不是虚拟机内存的一部分,也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。jdk1.4中新加入的NIO,引入了通道与缓冲区的IO方式,它可以调用Native方法直接分配堆外内存,这个堆外内存就是本机内存,不会影响到堆内存的大小。