JVM 内存模型

关键词：程序计数器、java 虚拟机栈、本地方法栈、静态方法区、堆区

问题

1、栈帧存储的是哪些东西？

一、概述

    程序计数器是较小一块内存空间，用于当前线程所执行的字节码的行号指示器；

    栈分为 java 虚拟机栈和本地方法栈，主要用于方法的执行；

    方法区存储类信息、常量、静态变量等数据，也称静态方法区，为与 java 堆进行区分也称之为非堆（别名 Non-Heap）

    堆内存由年轻代（默认占堆内存 1/3，又分为 Eden 空间 - 伊甸区（也即新生代）、From Survivor 空间 - From 幸存者区、To Survivor 空间 - To 幸存者区，默认 8:1:1 比例分配）和老年代组成，是 JVM 中最大的一块内存

    内存分布：

        Java 内存 ≈Heap(堆内存)+PermGen(方法区)+Thread(栈)

        Heap（堆内存）=Young（年轻代）+Old（老年代）

        Young（年轻代）=EdenSpace（新生代）+From Survivor+To Survivor

    参数设置：

        每个线程栈的大小：-Xss

**        堆内存最小空间大小：-Xms**

**        堆内存最大空间大小：-Xmx**

        新生代最小空间大小：-XX:newSize

        新生代最大空间大小：-XX:maxNewSize    - （或者**-Xmn**1g，或者 -XX:NewRatio=1）

        老年代空间大小 = 堆内存空间大小 - 新生代空间大小 - 新生代 * （2 * 1/(8 + 1 + 1)）

    注意：

        与 java 线程内存模型进行区分，即线程、主内存、工作内存：

二、Java 虚拟机运行时数据区

   1、 程序计数器：当前线程（-> 线程私有）所执行的字节码的行号指示器。

    当前线程正在执行的是一个 java 方法，则计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；

    当前线程正在执行的是一个 native 方法，则计数器值为空；

    此内存区域是唯一一个在 Java 虚拟机规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

    2、Java 虚拟机栈：是描述 Java 方法执行（-> 线程私有）的内存模型（每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息），每个方法从调用到执行完成的过程，都是对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

    局部变量表：存放编译期已知的各种基本数据类型（如 boolean 等）、对象引用（reference 类型，为指向对象起始地址的引用指针，或指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）、returnAddress 类型（为指向了一条字节码指令的地址）；；且 64 位长度的 long 和 double 会占用 2 个局部变量空间（Slot），其余只占用 1 个

    StackOverflowError 异常：当线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时抛该异常

    OutOfMemoryError 异常：如果虚拟机栈可以动态扩展，且扩展时无法申请到足够的内存时抛该异常

  3、本地方法栈：相较于 Java 虚拟机栈（Java 方法）而言，只是为虚拟机使用到的 Native 方法服务的（-> 线程私有）；同样，抛 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常

  4、方法区：[jdk8 -> Metaspace 内存空间]

    用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据，线程共享的；

    JVM 虚拟机规范中将方法区描述为堆的一个逻辑部分，因此方法区也叫非堆，以与堆进行区分；

    Hotspot - 方法区也被 javaer 称为永久代（PermGen），实际上二者并不等价，只是因为在 Hotspot 中 GC 分代收集被扩展至了方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已

    方法区的内存回收主要是针对常量池的回收和类型的卸载

    当无法满足内存分配需求时，那么将抛出 OutOfMemoryError 异常

  5、堆区：

     虚拟机启动时创建且是线程共享的一块内存区域，唯一目的就是存储对象实例，几乎所有的对象实例均在此分配；

    是垃圾收集器管理的主要区域，也因此称为 GC 堆（由于 GC 算法都是采用分代收集算法，因此也可以细分为年轻代（又分为 Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间，默认 8:1:1 比例分配）和老年代）

    当在堆中没有内存完成实例分配，且也无法扩展堆内存，那么将抛出 OutOfMemoryError 异常、

三、其他

    一个 2G 堆大小的 JVM，可能总共占据的内存大小如下：

        堆内存 ＋ 线程数 ＊ 线程栈 ＋ 永久代 ＋ 二进制代码 ＋ 堆外内存

        2G + 1000 * 1M + 256M + 48/240M + (～2G) = 5.5G (3.5G) 
        - 堆内存： 存储 Java 对象，默认为物理内存的 1/64 
        - 线程栈： 存储局部变量（原子类型，引用）及其他，默认为 1M 
        - 永久代-方法区： 存储类定义及常量池，注意 JDK7/8 的区别 
        - 二进制代码：JDK7 与 8，打开多层编译时的默认值不一样，从 48 到 240M 
        - 堆外内存： 被 Netty，堆外缓存等使用，默认最大值约为堆内存大小

四、参考

1、https://blog.csdn.net/liuxinghao/article/details/73963399