JVM内存布局（又叫Java运行时数据区）

JVM 堆中的数据是共享的，是占用内存最大的一块区域。
可以执行字节码的模块叫作执行引擎。
执行引擎在线程切换时怎么恢复？依靠的就是程序计数器。
JVM 的内存划分与多线程是息息相关的。像我们程序中运行时用到的栈，以及本地方法栈，它们的维度都是线程。
本地内存包含元数据区和一些直接内存。
本地方法栈是和虚拟机栈非常相似的一个区域，它服务的对象是 native 方法。你甚至可以认为虚拟机栈和本地方法栈是同一个区域，这并不影响我们对 JVM 的了解

Java虚拟机栈（JVM Stacks）

Java 虚拟机栈是基于线程的，每一个线程都有一个栈，哪怕你只有一个 main() 方法，也是以线程的方式运行的。在线程的生命周期中，参与计算的数据会频繁地入栈和出栈，栈的生命周期是和线程一样的。

栈里的每条数据，就是栈帧。在每个 Java 方法被调用的时候，都会创建一个栈帧，并入栈。一旦完成相应的调用，则出栈。所有的栈帧都出栈后，线程也就结束了。每个栈帧，都包含四个区域：

局部变量表

操作数栈

动态连接

返回地址（return address）

因为这种类型只存在于字节码层面，所以我们平常打交道的比较少。对于 JVM 来说，程序就是存储在方法区的字节码指令，而returnAddress 类型的值就是指向特定指令内存地址的指针。

程序计数器（Program Counter）

每一个线程都有他自己的程序计数器

存放指令位置，虚拟机的运行类似于这样的循环：

while(not end){

    //取PC中的位置，找到对应位置的指令;

    //执行该指令；

    //PC++;

}

每一个线程都有一个Program Counter，程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。这里面存的，就是当前线程执行的进度,下面这张图，能够加深对这个过程的理解

程序计数器还存储了当前正在运行的流程，包括正在执行的指令、跳转、分支、循环、异常处理等。

下面这张图，就是使用 javap 命令输出的字节码。大家可以看到在每个 opcode 前面，都有一个序号。就是图中红框中的偏移地址，可以认为它们是程序计数器的内容。

堆 (Heap)

1.理解堆

堆是 JVM 上最大的内存区域，我们申请的几乎所有的对象，都是在这里存储的。我们常说的垃圾回收，操作的对象就是堆
堆空间一般是程序启动时，就申请了，但是并不一定会全部使用
随着对象的频繁创建，堆空间占用的越来越多，就需要不定期的对不再使用的对象进行回收。这个在 Java 中，就叫作 GC（Garbage Collection）

2.创建对象的时候，到底是在堆上分配，还是在栈上分配呢？

这和两个方面有关：对象的类型和在Java 类中存在的位置。

普通对象：JVM如果开启了逃逸分析，满足在栈上分配的条件，就会在栈上分配，如果栈上分配不下，才在堆上创建对象，然后在其他地方使用的其实是它的引用。比如，把这个引用保存在虚拟机栈的局部变量表中。

基本数据类型：每个线程拥有一个虚拟机栈。在方法体内声明了基本数据类型的对象，它就会在栈上直接分配

直接内存

JVM 可以直接访问内核空间的内存（OS管理的内存）

NIO，提高效率，实现零拷贝(Zero Copy)

元空间（Metaspace）

再来看一下这个JVM内存区域划分图

为什么有 Metaspace 区域？它有什么问题?

在 Java 8 之前，生成的 X.class这些类的元数据信息是放在堆上一个叫 Perm 区的内存里面的。更早版本，甚至 String.intern 相关的运行时常量池也放在这里。原来的 Perm 区（又称为永久代）是在堆上的，这个区域有大小限制，而且不会垃圾回收，因此很容易造成 JVM 内存溢出，从而造成 JVM 崩溃。

Perm 区在 Java 8 中已经被彻底废除，取而代之的是 Metaspace。现在的元空间是在非堆上的，这是背景。看下图：

元空间的好处也是它的坏处

好处：使用非堆可以使用操作系统的内存，JVM 不会再出现方法区的内存溢出；

坏处：无限制的使用会造成操作系统的死亡。所以，一般也会使用参数 -XX:MaxMetaspaceSize 来控制大小，如果不设置仅仅会受限于物理内存的大小

方法区(Method Area)

1.8版本之前字符串位于Perm Space。FullGC不会清理

1.8版本之后，字符串常量位于堆，会触发FullGC

我们常说的字符串常量，存放在哪呢？

由于常量池，1.7之前是在Perm永久代里，从1.8开始放到了堆中，我们创建的字符串，将会在堆上分配。

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