JVM的内存分区

JVM的内存分区

这篇文章尝试讨论清楚JVM的内存分区情况。

1.       JVM的内存和系统内存的关系

下图是对系统内存及JVM内存的大致描绘

对大多数操作系统，内存可以分为物理内存RAM及Swap(交换区)两大部分，Swap Space在物理上是一块独立的磁盘区域，当操作系统发现内存不够使用时，便开始使用交换区。

在系统层面，Linux系统的内存大致可以划分为：

1. BIN，内核引导内存
2. Kernel Space（内核内存），操作系统进行程序调度，内存分配，硬件资源管理等动作需要的内存
3. User Space（用户内存），提供给各个进程使用

一个JAVA程序开始运行之后，是存在于系统之上的一个进程。这个进程所占用的内存由JVM管理。

2.       JVM内存的划分

JVM的内存可以划分为以下几个主要部分：

1. Program Counter Register，程序计数器，线程私有，是一块较小的内存空间，可以理解为当前线程执行字节码的行号指示器。
2. Method Area，方法区，由各线程共享，用于加载类信息，常量，静态变量等数据。在HotSpot虚拟机的实现中，称这部分内存为Permanent Generation（永久代），这使得虚拟机可以像管理堆内存一样对这部分内存进行管理，可以通过参数-XX:MaxPermSize指定永久代的上限。而在其他虚拟机实现中并未使用永久代来实现方法区。当方法区无法满足内存分配需要时，便会抛出OutOfMemoryError。
3. Java Heap，堆，线程共享，对大部分应用来说，这是JVM种最大的一块内存区域。JVM规范规定：所有的对象实例和数组都要在堆上分配。

堆是内存回收的主战场，因此由称为Garbage Collected Heap（GC堆），在分代收集策略下。堆可以进一步划分为新生代和老年代，更细致的：

• Eden区，对象第一次创建时，从Eden区开辟空间
• Survivor区，当Eden区不足以进行下次内存分配时，JVM触发一次GC，经过GC但未被回收的对象，被转移到Survivor区。Survivor分为From，To两部分，多次内存回收时未被回收的对象在这两块区域中来回转移。
• Old区，当经过一定次数的GC后仍未被回收的对象，JVM将其转移到老年代区

　　4. JVM Stack，JAVA虚拟机栈，线程私有，其生命周期与对应的线程相同。当每个方法执行时，均会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。每个方法的执行和完成，便对应着Stack Frame在虚拟机栈中的出栈和入栈的过程。通常意义上粗糙地将JVM内存划分为堆和栈，其中的栈便指的是JVM Stack.

　　5. Native Method Stack，本地方法栈，与JVM Stack类似，本地方法栈对应的是Native方法的执行管理。

此外，程序运行所需要的内存开辟在JVM的内存空间中，也可以直接申请系统内存（Directive Memory），但是直接申请的系统内存不受JVM的垃圾回收管理，其释放由系统层面控制，因此对于不关注内存回收的JAVA程序员来说，容易导致内存溢出等问题的发生。