2、JVM的内存

1、JVM中的内存结构

从OS的角度来看，JVM运行时会把一部分内存虚拟机化，所以把内存分为直接内存（未被虚拟机化的内存）和运行时数据区（被虚拟机化的内存）

JVM的运行时数据区若从线程的角度来看，可分为线程共享的区域和线程私有的区域

线程共享区主要由方法区、堆组成，其中方法区还会划分出一部分作为运行时常量池

线程私有去区主是由一条条线程的私有内存组成的，每一条线程的私有区域是由虚拟机栈、本地方法栈以及程序计数器来构成的

 2、运行时数据区中的线程私有区域

（1）虚拟机栈

一条线程可以执行多个方法，每一个方法在执行时所需要的数据、指令 、返回地址都会存储在虚拟机栈中，每一个方法都会打包成一个栈帧

虚拟机栈的大小缺省为 1M，可用参数 –Xss 调整大小，例如-Xss256k

每一个栈帧都是由局部变量表、操作数据栈、动态连接以及完成出口组成

当线程执行的方法中有调用别的方法时，会把每一个方法包装到一个栈帧中，将栈帧压到虚拟机栈中，后入栈的方法先出栈执行，从而实现方法中的调用逻辑

　　1、栈帧中的局部变量表：长度为32位，用来存放方法中的变量，包括Java中的8大基础数据类型，局部对象的引用

　　2、栈帧中的操作数据栈：存放 java 方法执行的操作数的，它就是一个栈，先进后出的栈结构，操作数栈，就是用来操作的，操作的的元素可以是任意的 java 数据类型，所

以我们知道一个方法刚刚开始的时候，这个方法的操作数栈就是空的。

　　3、栈帧中的动态连接：一个方法调用了另外的其他方法时，就是通过常量池中指向方法的符号引用来表示的，动态连接会将这些符号引用转化为调用方法的直接引用

4、栈帧中的完成出口：正常返回（调用程序计数器中的地址作为返回）、异常的话（通过异常处理器表<非栈帧中的>来确定）

　  方法执行完成步骤：1）恢复局部变量表和操作数栈

　　　　　　　　　　2）把返回值压入调用方法的栈帧的操作数栈中

　　　　　　　　　　3）调用程序计数器指向方法调用的下一条指令

异常的话：（通过异常处理表<非栈帧中的>来确定）

5、当要执行的方法过多或方法执行的所需要的资源过大时，会造成栈的溢出（OOM）

　  HotSpot 版本中栈的大小是固定的，是不支持拓展的

（2）本地方法栈

本地方法栈的功能与虚拟机栈的功能类似，虚拟机栈用来管理程序中函数的调用，而本地方法栈服务于native方法，用来调用C语言编写的本地方法

（3）程序计数器　　

占据较小的内存空间，主要用来记录各个线程执行的字节码的地址，作为当前线程执行的字节码的行号指示器；各线程之间独立存储，互不影响。

程序技术器也是JVM中唯一不会发生OOM(内存溢出)的内存区域

3、运行时数据区中的线程共享区域

（1）方法区

位于线程共享区，其中存储了的每一个类的结构信息（运行时常量池、字段、方法数据、构造函数、普通方法的字节码内容等等）

JDK1.7中，通常会将方法区称为永久代，永久代的静态变量和运行时常量池转移到了堆中，其余部分则存储在 JVM 的非堆内存中

JDK1.8之后，用元空间替换了永久代，存储位置是本地内存

不管常量池存储在哪，逻辑上属于方法区

Java8 为什么使用元空间替代永久代？

移除永久代是为了融合 HotSpot JVM 与 JRockit VM 而做出的努力，因为 JRockit 没有永久代，所以不需要配置永久代。

永久代内存经常不够用或发生内存溢出，抛出异常 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen。这是因为在 JDK1.7 版本中，指定的 PermGen 区大小为8M，由于 PermGen 中类的元数据信息在每次 FullGC 的时候都可能被收集，回收率都偏低，成绩很难令人满意；还有为 PermGen 分配多大的空间很难确定，PermSize 的大小依赖于很多因素，比如，JVM 加载的 class 总数、常量池的大小和方法的大小等。

运行时常量池

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是每一个类或接口的常量池（Constant_Pool）的运行时表示形式

它包括了若干种不同的常量：从编译期可知的数值字面量到必须运行期解析后才能获得的方法或字段引用

运行时常量池是方法区的一部分。运行时常量池相对于 Class 常量池的另外一个重要特征是具备动态性

（2）堆

堆是JVM中划分的最大的一块内存区域，我们平时创建的对象基本上都在堆中存储的

堆空间一般在程序启动的时候就会分配，但是不一定会用到，随着创建的对象越来越多，占据的内存越来越大，可利用的空间越来越小，JVM会对不使用的对象进行回收，这就是GC，JVM的GC就是对堆这块内存区域进行垃圾回收

 

什么样的对象不会存储在堆中？

平时我们常用的对象可以分为两种，一种时普通对象，一种是基本数据类型（Int、Short、Lang、Boolean、Double、Float、Byte、Char）的对象

普通对象创建时，JVM都会在堆上创建对象，其他地方使用的是这个对象的引用

基本数据类型的对象创建时，如果是在方法中创建的，那么对象会被存储到栈中的操作数据栈上，其他场景，都是存储到堆中的

设置堆大小参数：

-Xms：堆的最小值

-Xmx：堆的最大值

-Xmn：新生代的大小

-XX:NewSize；新生代最小值

-XX:MaxNewSize：新生代最大值

JVM中堆的划分

JVM中将堆划分为老年代和新生代，新生代进一步被划分为Eden区和Survivor区，Survivor区又被进一步划分为Form和To两部分

 

所有的对象创建时会优先分配在新生代中的Eden，若对象占据较大内存时会分配到老年代中,这是为了避免Eden区内存用尽提前发生GC，因为一般的JVM堆内存的划分中老年代都大于新生代

当Eden区中的对象年龄达到15岁时，也就是说经过了15次GC后，会进入到老年代

 

为什么要经过15次GC呢？

因为对象中记录当前对象的GC年龄的属性只有4位，最高能记录2^4-1次，所以经过15次GC之后对象会由新生代进入老年代

 

4、简单说一下常遇到的内存溢出的原因

（1）栈溢出

　　HotSpot 版本中栈的大小是固定的，是不支持拓展的

　　栈区的空间 JVM 没有办法去限制的，因为 JVM 在运行过程中会有线程不断的运行，没办法限制，所以只限制单个虚拟机栈的大小

　　方法执行时是把一个个方法包装成一个个栈帧的，所以当出现方法的无限调用的时候，容易出现栈溢出现象

（2）堆溢出

　　创建对象时申请的空间超出了堆的最大空间，会出现对溢出的现象

（3）方法区溢出

　　方法区溢出分为两种，一种时常量池中内存不足造成的溢出，一种时方法区中class类造成的溢出

　　对象可以通过GC来进行回收，但Class类的回收条件十分苛刻，不易回收

　　

　　Class类回收的条件有什么？

　　1）堆中不存在任何这个类的实例

　　2）加载这个类的ClassLoader已经被回收

　　3）这个类没有任何地方被引用

　　4）这个类没有任何地方通过反射来调用