JVM Java内存分配

Java中的内存分配以及栈和堆的区别

A:栈栈分为两种：虚拟机栈（Virtual Machine Stacks）和本地方法栈（Native Method Stacks）

虚拟机栈
　保存局部变量的值，包括：1.用来保存基本数据类型的值；2.保存类的实例，即堆区对象的引用(指针)。也可以用来保存加载方法时的帧。每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
　局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型）

例如这句代码：

　　　　　　　　　　　　　　　　Object obj = new Object();

假设这句代码出现在方法体中，那“Object obj”这部分的语义将会反映到Java栈的本地变量表中，作为一个reference类型数据出现。而“new Object()”这部分的语义将会反映到Java堆中，形成一块存储了Object类型所有实例数据值（Instance Data，对象中各个实例字段的数据）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（Object Memory Layout）的不同，这块内存的长度是不固定的。另外，在Java堆中还必须包含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，这些类型数据则存储在方法区中。
　
　 成员变量存放在在堆内存中。静态变量存储于方法区的静态区。
　Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。栈的好处就是不需要垃圾回收，随着线程结束内存就释放。
　
本地方法栈
　本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

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B:堆
　储new出来的数组或对象 。堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。堆是所有线程共享的一块区域，在虚拟机启动时创建。堆的唯一目的是存放对象，几乎所有的对象都在这里分配。

堆是物理上不相连，逻辑上相连的区域。

类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，以方便执行器执行，堆内存分为两个部分：

Young Generation Space 新生代：顾名思义，这里是类诞生，成长，消亡的地方。一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。新生区又分为两部分：伊甸区（Eden space）和幸存者区（Survivor space），所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个： 0区（Survivor 0 space）和1区（Survivor 1 space）。当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。若幸存0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到1区。那如果1区也满了呢？再移动到养老区。

对于新生代的小总结
1、绝大多数刚刚被创建的对象会存放在伊甸园空间（Eden）。
2、在伊甸园空间执行第一次GC（Minor GC）之后，存活的对象被移动到其中一个幸存者空间（Survivor）。
3、此后，每次伊甸园空间执行GC后，存活的对象会被堆积在同一个幸存者空间。
4、当一个幸存者空间饱和，还在存活的对象会被移动到另一个幸存者空间。然后会清空已经饱和的哪个幸存者空间。
5、在以上步骤中重复N次（N = MaxTenuringThreshold（年龄阀值设定，默认15））依然存活的对象，就会被移动到老年代。
从上面的步骤可以发现，两个幸存者空间，必须有一个是保持空的。如果两个两个幸存者空间都有数据，或两个空间都是空的，那一定是你的系统出现了某种错误。

Tenure Generation Space老年代:老年代用于保存从新生区筛选出来的JAVA对象，一般池对象都在这个区域活跃对象没有变得不可达，并且从新生代周期中存活了下来，会被拷贝到这里。其区域分配的空间要比新生代多。也正由于其相对大的空间，发生在老年代的GC次数要比新生代少得多。
老年代空间的构成其实很简单，它不像新生代空间那样划分为几个区域，它只有一个区域，里面存储的对象并不像新生代空间绝大部分都是朝闻道，夕死矣。这里的对象几乎都是从Survivor 空间中熬过来的，它们绝不会轻易的狗带。因此，Full GC（Major GC）发生的次数不会有Minor GC 那么频繁，并且做一次Major GC 的时间比Minor GC 要更长（约10倍）。

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C:方法区（Method Area） -
　方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被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。常量池就在方法区中。
　很多人愿意把方法区称为“永久代”（Permanent Generation），本质上两者并不等价，仅仅是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已
　在Java 8中，永久代被彻底移除，取而代之的是另一块与堆不相连的本地内存——元空间（Metaspace）,从此再也不用关心永久代的内存调优了（‑XX:MaxPermSize 参数失去了意义）。

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Ｄ：程序计数器　　　　　

　　程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里（仅是概念模型，各种虚拟机可能会通过一些更高效的方式去实现），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、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。 由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间的计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。 如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数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Natvie方法，这个计数器值则为空（Undefined）。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。

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一个对象的内存图

两个对象的内存图

静态变量的内存图
因为static关键字修饰的变量是类里共享的，所以静态变量必须在共享区域里。方法区里就有一个静态区来存放静态变量

关于方法区 常量池 可参考另一篇博文
String , StringBuffer 和 StringBuilder
常量池属于方法区的一部分，也是类里共享的。
比如被final修饰的变量，就会进入常量池。

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小结

1.分清什么是实例什么是对象。Class a= new Class();此时a叫实例，而不能说a是对象。实例在栈中，对象在堆中，操作实例实际上是通过实例的指针间接操作对象。多个实例可以指向同一个对象。

2.类的成员变量在不同对象中各不相同，都有自己的存储空间(成员变量在堆中的对象中)。而类的方法却是该类的所有对象共享的，只有一套，对象使用方法的时候方法才被压入栈，方法不使用则不占用内存。

成员变量和局部变量的具体区别可以看我另一篇博文详细介绍
成员变量和局部变量的区别