JVM内存区域模型

JVM内存区域模型

 

1.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、即时编译器编译后的代码等数据，是各个线程共享的内存区域。默认最小值为16MB，最大值为64MB。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。方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域。当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

 

方法区对象的收集基本是永久代收集
很多人认为方法区（或者HotSpot虚拟机中的永久代）是没有垃圾收集的，Java虚拟机规范中确实说过可以不要求虚拟机在方法区实现垃圾收集，而且在方法区中进行垃圾收集的“性价比”一般比较低：在堆中，尤其是在新生代中，常规应用进行一次垃圾收集一般可以回收70%～95%的空间，而永久代的垃圾收集效率远低于此。永久代的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类(Class)。回收废弃常量与回收Java堆中的对象非常类似。

 

以常量池中字面量的回收为例，假如一个字符串“abc”已经进入了常量池中，但是当前系统没有任何一个String对象是叫做“abc”的，换句话说，就是没有任何String对象引用常量池中的“abc”常量，也没有其他地方引用了这个字面量，如果这时发生内存回收，而且必要的话，这个“abc”常量就会被系统清理出常量池。常量池中的其他类（接口）、方法、字段的符号引用也与此类似。

 

判定一个常量是否是“废弃常量”比较简单，而要判定一个类是否是“无用的类”的条件则相对苛刻许多。类需要同时满足下面3个条件才能算是“无用的类”：
*该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例。
*加载该类的ClassLoader已经被回收。
*该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

2.虚拟机栈
当线程被创建时，JVM会为该线程创建一个虚拟机栈；线程销毁时，JVM也会将此线程对应的栈空间释放。
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.堆
也叫做Java 堆、GC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)。由于现在收集器都是采用分代收集算法，堆被划分为新生代和老年代。新生代主要存储新创建的对象和尚未进入老年代的对象。老年代存储经过多次新生代GC(Minor GC)任然存活的对象。

新生代：程序新创建的对象都是从新生代分配内存，新生代由Eden Space和两块相同大小的Survivor Space(通常又称S0和S1或From和To)构成。
老年代：用于存放经过多次新生代GC依然存活的对象，例如缓存对象，新建的对象也有可能直接进入老年代，主要有两种情况：大对象，超过多大时就不在新生代分配而是直接在老年代分配；大的数组对象。

5.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。在操作系统的线程调度中，任何时刻一个CPU只会执行一个线程中的指令。JVM为了线程切换后能恢复到原来执行到的位置，每个线程都需要有一个独立的程序计数器。

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。

对象访问：对象访问会涉及到Java栈、Java堆、方法区这三个内存区域。
Object objectRef=new Object();
假设这句代码出现在方法体中，"Object objectRef” 这部分将会反映到Java栈的本地变量中，作为一个reference类型数据出现。而“new Object()”这部分将会反映到Java堆中，形成一块存储Object类型所有实例数据值的结构化内存，根据具体类型以及虚拟机实现的对象内存布局的不同，这块内存的长度是不固定。另外，在java堆中还必须包括能查找到此对象类型数据（如对象类型、父类、实现的接口、方法等）的地址信息，这些数据类型存储在方法区中。

reference类型在java虚拟机规范里面只规定了一个指向对象的引用地址，并没有定义这个引用应该通过哪种方式去定位，访问到java堆中的对象位置，因此不同的虚拟机实现的访问方式可能不同,主流的方式有两种：使用句柄(指向指针的指针)和直接指针。