最近在看《 JAVA并發(fā)編程實(shí)踐 》這本書，里面涉及到了 Java 內(nèi)存模型，通過 Java 內(nèi)存模型順理成章的了解到 JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)，關(guān)于 JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)也許大學(xué)的課堂上老師給我們講過，也許沒有，反正我對這一塊有一點(diǎn)點(diǎn)的了解，但是從來沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過，所以這一次我把《 深入理解Java虛擬機(jī)JVM高級特性與好實(shí)踐 》、《 Java虛擬機(jī)規(guī)范 Java SE 8版 》這兩本書中關(guān)于 JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)的部分都看了一遍，算是對 JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)有了新的認(rèn)識。JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)是指：Java 虛擬機(jī)定義了若干種程序運(yùn)行期間會使用的運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)，其中有一些會隨著虛擬機(jī)啟動而創(chuàng)建，隨著虛擬機(jī)退出而銷毀，另一些則與線程一一對應(yīng)，隨著線程的開始而創(chuàng)建，隨著線程的結(jié)束而銷毀。具體的運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)如下圖所示：

JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)

在 Java 虛擬機(jī)規(guī)范中，定義了五種運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)，分別是 Java 堆、方法區(qū)、虛擬機(jī)棧、本地方法區(qū)、程序計數(shù)器，其中 Java 堆和方法區(qū)是線程共享的。接下來就具體看看這 五種運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)。

Java 堆(Heap)

Java 堆是所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，它在虛擬機(jī)啟動時 就會被創(chuàng)建，并且單個 JVM 進(jìn)程有且僅有一個 Java 堆。Java 堆是用來存放對象實(shí)例及數(shù)組，也就是說我們代碼中通過 new 關(guān)鍵字 new 出來的對象都存放在這里。所以這里也就成為了垃圾回收器的主要活動營地了，于是它就有了一個別名叫做 GC 堆，根據(jù)垃圾回收器的規(guī)則，我們可以對 Java 堆進(jìn)行進(jìn)一步的劃分，具體 Java 堆內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下圖所示：

Java 堆內(nèi)存結(jié)構(gòu)

我們可以將 Java 堆劃分為新生代和老年代兩個大模塊，在新生代中，我們又可以進(jìn)一步分為 Eden

OutOfMemoryError 異常

關(guān)于 OOM 異常，我還是想多說一句，網(wǎng)上有一道非?；鸬拿嬖囶}：JVM 堆內(nèi)存溢出后，其他線程是否可繼續(xù)工作?，我個人覺得不少回答是錯誤的，有興趣的可以研究一下。

方法區(qū)(Method Area)

方法區(qū)(Method Area)與 Java 堆一樣，是各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域，是 Java 虛擬機(jī)中唯二的內(nèi)存共享區(qū)域。在 Java 虛擬機(jī)規(guī)范中是這樣定義方法區(qū)的：它存儲了每個類的結(jié)構(gòu)信息，例如運(yùn)行時常量池、字段、方法數(shù)據(jù)、構(gòu)造函數(shù)和普通方法的字節(jié)碼內(nèi)容，還包括一些在類、實(shí)例、接口初始化時用到的特殊方法。

方法區(qū)在虛擬機(jī)啟動的時候被創(chuàng)建，雖然方法區(qū)是堆的邏輯組成部分，但是簡單的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)可以選擇在這個區(qū)域不實(shí)現(xiàn)垃圾收集與壓縮，方法區(qū)在實(shí)際內(nèi)存空間中可以不是連續(xù)的，對于方法區(qū)的容量，你可以是固定的，也可以隨著程序的執(zhí)行動態(tài)擴(kuò)展，并且在不需要過多空間時自動收縮。

上面都是 Java 虛擬機(jī)中的規(guī)范，來看看具體的實(shí)現(xiàn)，拿我們常用的 HotSpot 虛擬機(jī)來說，在 JDK1.8 之前，方法區(qū)也被稱作為永久代，這個方法區(qū)會發(fā)生我們常見的 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 異常，我們也可以通過啟動參數(shù)來控制方法區(qū)的大小：

• -XX:PermSize 設(shè)置最小空間
• -XX:MaxPermSize 設(shè)置大空間

在 JDK1.8 之后，HotSpot 虛擬機(jī)對方法區(qū)進(jìn)行了不小的改動，徹底移除了永久代，將原來存放在永久代的數(shù)據(jù)遷移至 Java 堆 或者 Metaspace，方法區(qū)被移至到了 Metaspace，字符串常量移至 Java Heap，換句話說就是 JDK1.8 開始，Metaspace 也就是我們所謂的方法區(qū)，為什么要做這個改變呢?也許是基于以下兩點(diǎn)原因：

• 由于 PermGen 內(nèi)存經(jīng)常會溢出，引發(fā)惱人的 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen，因此 JVM 的開發(fā)者希望這一塊內(nèi)存可以更靈活地被管理，不要再經(jīng)常出現(xiàn)這樣的 OOM
• 移除 PermGen 可以促進(jìn) HotSpot JVM 與 JRockit VM 的融合，因?yàn)?JRockit 沒有永久代。

我們也可以通過設(shè)置參數(shù)來控制 Metaspace 的空間大小，主要有以下幾個命令：

• -XX:MetaspaceSize ：分配給類元數(shù)據(jù)空間(以字節(jié)計)的初始大小。MetaspaceSize的值設(shè)置的過大會延長垃圾回收時間。垃圾回收過后，引起下一次垃圾回收的類元數(shù)據(jù)空間的大小可能會變大。
• -XX:MaxMetaspaceSize：分配給類元數(shù)據(jù)空間的大值，超過此值就會觸發(fā)Full GC，此值默認(rèn)沒有限制，但應(yīng)取決于系統(tǒng)內(nèi)存的大小。JVM會動態(tài)地改變此值。
• -XX:MinMetaspaceFreeRatio：表示一次GC以后，為了避免增加元數(shù)據(jù)空間的大小，空閑的類元數(shù)據(jù)的容量的最小比例，不夠就會導(dǎo)致垃圾回收。
• -XX:MaxMetaspaceFreeRatio：表示一次GC以后，為了避免增加元數(shù)據(jù)空間的大小，空閑的類元數(shù)據(jù)的容量的大比例，不夠就會導(dǎo)致垃圾回收。

Java 虛擬機(jī)棧(JVM Stacks)

每一條 Java 虛擬機(jī)線程都有自己私有的 Java 虛擬機(jī)棧，這個 Java 虛擬機(jī)棧跟線程同時創(chuàng)建，所以它跟線程有相同的生命周期。Java 虛擬機(jī)棧描述的是 Java 方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每一個方法在執(zhí)行的同時都會創(chuàng)建一個棧幀，用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息，每一個方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，就對應(yīng)著一個棧幀在 Java 虛擬機(jī)棧中的入棧到出棧的過程。

局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、對象引用(reference 類型，它不等同于對象本身，根據(jù)不同的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)，它可能是一個指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔?，也可能指向一個代表對象的句柄或者其他與此對象相關(guān)的位置)和 returnAddress 類型(指向了一條字節(jié)碼指令的地址)。

其中 64 位長度的 long 和 double 類型的數(shù)據(jù)會占用 2 個局部變量空間(Slot)，其余的數(shù)據(jù)類型只占用 1 個。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配，當(dāng)進(jìn)入一個方法時，這個方法需要在幀中分配多大的局部變量空間是完全確定的，在方法運(yùn)行期間不會改變局部變量表的大小。

Java 虛擬機(jī)棧既允許被實(shí)現(xiàn)成固定的大小，也允許根據(jù)計算動態(tài)來擴(kuò)展和收縮，如果采用固定大小的話，每一個線程的 Java 虛擬機(jī)棧容量可以在線程創(chuàng)建的時候獨(dú)立選定。在 Java 虛擬機(jī)棧中會發(fā)生兩種異常，這個在虛擬機(jī)規(guī)范中有指出：

• 如果線程請求分配的棧容量超過 Java 虛擬機(jī)棧允許的大容量，Java 虛擬機(jī)將會拋出 StackOverflowError 異常;
• 如果 Java 虛擬機(jī)?？梢詣討B(tài)擴(kuò)展，并且在嘗試擴(kuò)展的時候無法申請到足夠的內(nèi)存或者在創(chuàng)建新的線程時沒有足夠的內(nèi)存去創(chuàng)建對應(yīng)的 Java 虛擬機(jī)棧，那么虛擬機(jī)將會拋出 OutOfMemoryError 異常。

程序計數(shù)器

程序計數(shù)器也是線程私有的，它只需要一塊較小的內(nèi)存空間，你可以把它看作當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器，在虛擬機(jī)的概念模型里(僅是概念模型，各種虛擬機(jī)可能會通過一些更高效的方式去實(shí)現(xiàn))，字節(jié)碼解釋器工作時就是通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個計數(shù)器來完成。

我們知道在多線程的情況下，并不是一條線程一直執(zhí)行完，而是多個線程輪流切換執(zhí)行，所以為了線程切換后能夠恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，我們就需要程序計數(shù)器來告訴線程接下來該執(zhí)行哪條指令。如果線程正在執(zhí)行的是一個Java 方法，這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址，如果正在執(zhí)行的是 Natvie 方法，這個計數(shù)器值則為空(Undefined)。

需要特別注意的是，程序計數(shù)器是唯一一個在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒有規(guī)定任何 OutOfMemoryError 情況的區(qū)域。

本地方法棧(Native Method Stacks)

本地方法棧(Native Method Stacks)與 Java 虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，其區(qū)別不過是 Java 虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行 Java 方法(也就是字節(jié)碼)服務(wù)，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的 Native 方法服務(wù)。虛擬機(jī)規(guī)范中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并沒有強(qiáng)制規(guī)定，因此具體的虛擬機(jī)可以自由實(shí)現(xiàn)它。甚至有的虛擬機(jī)(譬如Sun HotSpot虛擬機(jī))直接就把本地方法棧和虛擬機(jī)棧合二為一。

與 Java 虛擬機(jī)棧一樣，本地方法棧區(qū)域也會拋出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 異常。

當(dāng)前名稱：這一次，終于系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了 JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)
URL標(biāo)題：http://jinyejixie.com/news11/103511.html

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