【JAVA】【JVM】内存结构

虽然jvm帮我们做了内存管理的工作，但是我们仍需要了解jvm到底做了什么，下面我们就一起去看一看

jvm启动时进行一系列的工作，其中一项就是开辟一块运行时内存。而这一块内存中又分为了五大区域，分别用于不同的功能。

程序计数器

记录程序运行的下一条指令的地址，这里的“地址”可以是一个本地指针，也可以是在方法字节码中相对于该方法起始指令的偏移量。如果该线程正在执行一个本地方法，那么此时程序计数器的值为”undefined”.在多线程环境下，每一个线程都有自己的程序计数器，在jvm调度线程时，会把当前的线程的程序计数器保存到快照，以便下次线程获取执行时间时获取

VM Stack

虚拟机栈是Java方法执行的内存模型，每个方法执行的时候，会在栈中创建一帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口。方法开始调用时，会创建栈帧并入栈，方法执行结束时会出栈。每个线程都有自己的栈。

动态链接：是一种在常量池中指向方法的符号引用，需要在运行期确定为直接引用

方法出口：当前执行方法的调用者的程序计数器，或异常处理表的地址

可以通过 -xxs 大小 来配置栈的大小，当嵌套调用使用不当，会导致方法不停的入栈，最终导致栈空间被占满产生 StackOverflowError

本地方法栈

Heap

堆是用于存放对象实例的地方，几乎所有对象实例在堆中分配。堆是线程共享的，这是多线程时同步机制的原因。

堆是GC管理的主要区域，GC在对堆进行回收前，首先要确定对象是否已死（不可能再被使用的对象）

判断对象是否存活的算法有两种：引用计数算法、可达性分析算法

引用计数算法是为每一个对象添加一个引用计数器，每当有一个引用指向它时，计数器就加一，任何时刻计数器为0的对象就不可能再被使用。这种算法实现简单，但是它很难解决对象循环引用的问题(何为循环引用见下方备注)

可达性分析算法是Java语言正在使用的算法。它的基本思想是通过一系统被称为“GC Root”的对象为起点，从这个起点向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，当一个对象不再任何引用链上时，则说明这个对象是不可能再被使用的。

在Java语言中，GC Root包括以下几种对象：

1. 虚拟机栈中引用的对象
2. 本地方法栈中JNI引用的对象
3. 方法区中类静态成员变量引用的对象
4. 方法区中常量引用的对象

可以看出分析对象是否存活，都与引用有关。在JDK1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为 强引用(Strong Reference)、软引用(Soft Reference)、弱引用(Weak Reference)、虚引用(Phantom Reference)

1. 强引用

强引用即为原来意义上的引用，只要强引用存在，被引用的对象就不会被回收

1. 软引用

SoftReference类表示软引用，对于被软引用关联的对象，在系统将要发生内存溢出时，会把这些对象列入回收范围后，进行二次回收

1. 弱引用

WeakReference类表示弱引用，对于被弱引用关联的对象，只能生存到下一次垃圾回收发生之前

1. 虚引用

PhantomReference类表示虚引用，虚引用不对关联的对象的生存时间构成影响，也无法取得对象实例，它唯一的作用是在对象被GC回收是收到一条系统通知

堆得大小可以通过-Xmx和-Xms来控制。对于主流的Jvm，GC基本都采用分代收集的算法。基于这个算法， Java堆又分为新生代(Young Generation)和老年代(Old Generation)，新生代又被进一步划分为Eden和Survivor区，最后Survivor由FromSpace和ToSpace组成。新建的对象都是用新生代分配内存，Eden空间不足的时候，会把存活的对象转移到Survivor中，新生代大小可以由-Xmn来控制，也可以用-XX:SurvivorRatio来控制Eden和Survivor的比例。老生代用于存放新生代中经过多次垃圾回收(也即Minor GC)仍然存活的对象。

永生代(Permanent Space)为方法区

方法区

方法区也为所以线程所共享，用于存放已加载的类信息、静态变量、常量和即时编译器编译后的代码。-XX:MaxPermSize用于设置方法区大小

直接内存

直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分。通过Native函数库直接分配的堆外内存，然后通过存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作