文章目錄
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- JVM（Java virtual machine）
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- 1.JVM記憶體模型(JDK8)
- 2.記憶體區域分類
- 3.各區域的介紹及其作用詳解
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- 3.1 程式計數器
- 3.2 虛拟機棧
- 3.3 本地方法棧
- 3.4 堆
- 3.5 方法區
JVM（Java virtual machine）
1.JVM記憶體模型(JDK8)
Java1.8的改動：
将永久代移除，取而代之的是元空間。
元空間不再與堆是連續的實體記憶體，而是改為使用本地記憶體（Native Method）。也就意味着隻要本地記憶體足夠，就不會出現OOM（OutOfMemory）的錯誤。
2.記憶體區域分類
線程私有的區域：程式計數器、虛拟機棧、本地方法棧
線程共享的區域：堆、方法區、直接記憶體
3.各區域的介紹及其作用詳解
3.1 程式計數器
程式計數器是一塊較小的記憶體空間，它的作用可以看做是目前線程所執行的位元組碼的行号的訓示器。
如果線程正在執行的是一個Java方法，程式計數器記錄正在執行的虛拟機位元組碼指令的位址；
如果正在執行的是Native方法，程式計數器的值為Undefined。
程式計數器的主要作用：
- 在單個線程執行的過程中，位元組碼解釋器通過改變程式計數器來依次讀取指令，進而實作代碼的流程控制，如：順序執行、循環、異常執行。
- 在多線程并發運作的情況下，程式計數器用于記錄目前線程執行的位置，進而保證線程切換的時候能夠從上一次的位置繼續工作。
值得注意的是，程式計數器是JVM虛拟機規範中唯一一個沒有規定OOM（OutOfMemory）Error的記憶體區域。
顯然，由于程式計數器儲存的是位元組碼指令的位址，是以它占用的空間為一個很小的定值。是以，這個區域不會出現OOM的情況。
程式計數器的生命周期同它所屬于的線程的生命周期。
3.2 虛拟機棧
虛拟機棧描述的是Java方法執行的記憶體模型：
每個方法在執行的同時都會建立一個棧幀，用于存儲局部變量表、操作數棧、動态連結、方法出口等資訊。每一個方法從調用到執行完成的過程，就是對應的棧幀在虛拟機棧中從入棧到出棧的過程。
局部變量表：
局部變量表是一組變量值存儲空間，用于存放方法參數和方法内定義的局部變量。
一個局部變量可以儲存一個類型為boolean、byte、char、short、int、float和reference類型的資料。reference類型表示對一個對象執行個體的引用。
操作數棧：
操作數棧是資料運算的地方，大多數指令都在操作數棧彈棧運算，然後結果壓棧。操作數棧可了解為虛拟機棧中的一個用于計算的臨時資料存儲區。
:将局部變量表中的i壓入操作數棧，将局部變量表中i自增，然後取棧頂的i使用。i++
:将局部變量表中的i自增，然後将i壓入操作數棧中，最後取棧頂的i使用。++i
這兩個操作分為多步，不能保證原子性。
如何使其具有原子性？使用循環CAS操作。
動态連結：
每個棧幀中包含一個在常量池中對目前方法的引用。
方法傳回位址:
方法退出的過程相當于彈出目前棧幀，退出可能有三種方式：
- 傳回值壓入上層調用棧幀。
- 異常資訊抛給能夠處理的棧幀。
- PC計數器指向方法調用後的下一條指令。
虛拟機棧可能會出現兩種錯誤：
StackOverFlowError
和
OutOfMemoryError
。
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StackOverFlowError
StackOverFlowError
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OutOfMemoryError
OutOfMemoryError
3.3 本地方法棧
和虛拟機棧所發揮的作用非常相似。
差別是： 虛拟機棧為虛拟機執行 Java 方法服務，而本地方法棧則為虛拟機使用到的 Native 方法服務。
本地方法棧也會出現
StackOverFlowError
和
OutOfMemoryError
。
3.4 堆
Java 虛拟機所管理的記憶體中最大的一塊，Java 堆是所有線程共享的一塊記憶體區域，在虛拟機啟動時建立。
此記憶體區域的唯一目的就是存放對象執行個體，幾乎所有的對象執行個體以及數組都在這裡配置設定記憶體。
JDK1.7之後，字元串常量池從方法區被移動到了堆中。
Java 堆是垃圾收集器管理的主要區域，是以也被稱作GC 堆（Garbage Collected Heap）。
從垃圾回收的角度，由于現在收集器基本都采用分代垃圾收集算法，是以 Java 堆還可以細分為：新生代和老年代。
再細緻一點，新生代又可以分為Eden、From Survivor、To Survivor 空間等。
進一步劃分的目的是更好地回收記憶體，或者更快地配置設定記憶體。
預設新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值為 1:2 ( 該值可以通過參數 –XX:NewRatio 來指定 )
預設eden : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通過參數 –XX:SurvivorRatio 來設定 )
常見的堆設定：
-Xms:初始堆大小
-Xmx:最大堆大小
-XX:NewSize=n:設定年輕代大小
-XX:NewRatio=n:設定年輕代和年老代的比值
-XX:SurvivorRatio=n:年輕代中Eden區與兩個Survivor區的比值
3.5 方法區
方法區與Java堆一樣，是各個線程共享的記憶體區域。
它用于存儲已被虛拟機加載的類資訊、常量、靜态變量、即時編譯器編譯後的代碼等資料。
雖然Java虛拟機規範把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個别名叫做Non-Heap（非堆），目的應該是與Java堆區分開來。
JDK7之後，廢棄了永久代的概念，改用在本地記憶體中實作的元空間（Metaspace）來代替。
-XX:MetaspaceSize=N //設定 Metaspace 的初始大小
-XX:MaxMetaspaceSize=N //設定 Metaspace 的最大大小
JDK7之後，字元串常量池被從方法區拿到了堆中，但是運作時常量池還在方法區之中。
class常量池和運作時常量池：
class常量池簡介：
我們寫的每一個Java類被編譯後，就會形成一份class檔案；class檔案中除了包含類的版本、字段、方法、接口等描述資訊外，還有一項資訊就是常量池(constant pool table)，用于存放編譯器生成的各種字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)；
每個class檔案都有一個class常量池。
什麼是字面量和符号引用：
字面量包括：
1.文本字元串
2.八種基本類型的值
3.被聲明為final的常量等;
符号引用包括：
1.類和方法的全限定名
2.字段的名稱和描述符
3.方法的名稱和描述符。
運作時常量池
存在于方法區中，也就是class常量池被加載到記憶體之後的版本，不同之處是：
它的字面量可以動态的添加
(如使用String#intern())
,符号引用可以被解析為直接引用
JVM在執行某個類的時候，必須經過加載、連接配接、初始化，而連接配接又包括驗證、準備、解析三個階段。而當類加載到記憶體中後，jvm就會将class常量池中的内容存放到運作時常量池中，由此可知，運作時常量池也是每個類都有一個。在解析階段，會把符号引用替換為直接引用，解析的過程會去查詢字元串常量池，以保證運作時常量池所引用的字元串與字元串常量池中是一緻的。