JVM內存模型

JVM分為五個區域：虛擬機棧、本地方法棧、方法區、堆、程序計數器。

JVM不同區域的占用內存大小不同，一般情況下堆最大，程序計數器較小。

JVM五個區中虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器為線程私有，方法區和堆為線程共享區。

堆

堆的作用是存放對象實例和數組。因為堆占用內存空間最大，堆也是Java垃圾回收的主要區域（重點對象），因此也稱作“GC堆”（Garbage Collected Heap）。堆的GC操作采用分代收集算法。

堆分為新生代和老年代；新生代又分為：Eden空間、From Survivor（S0）空間、To Survivor（S1）空間。關于Survivor區，Survivor的兩個區是對稱的，沒先后關系，所以同一個區中可能同時存在從Eden復制過來的對象，和從前一個Survivor復制過來的對象，而復制到老年代的只有從第一個Survivor區過來的對象。而且，Survivor區總有一個是空的。

調節的參數主要有：

-Xms設置堆的最小空間大小。

-Xmx設置堆的最大空間大小。

-XX:NewSize設置新生代最小空間大小。

-XX:MaxNewSize設置新生代最大空間。

圖中Virtual區域就是設置參數中最大空間和最小空間之間的差值。

關于老年代，沒有直接設置老年代的參數，但是可以設置堆空間大小和新生代空間大小兩個參數來間接控制。

老年代空間大小=堆空間大小-年輕代大空間大小

如果在堆中沒有內存完成實例分配，并且堆也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError異常。

方法區

方法區（Method Area）用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據，方法區與Java 堆一樣，是各個線程共享的內存區域。雖然Java 虛擬機規范把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做Non-Heap（非堆），目的應該是與Java 堆區分開來。

調節的參數：

-XX:PermSize設置永久代最小空間大小。

-XX:MaxPermSize設置永久代最大空間大小。

-Xss設置每個線程的堆棧大小。

關于永久代（Permanent Generation）和方法區，本質上兩者并不等價，僅僅是因為HotSpot虛擬機的設計團隊選擇把GC 分代收集擴展至方法區，或者說使用永久代（PermGen來實現方法區而已。其他JVM虛擬機并沒有永久代，jdk8中也沒有了永久代的概念。

相對而言，垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的，但并非數據進入了方法區就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這個區域的內存回收目標主要是針對常量池的回收和對類型的卸載。根據Java虛擬機規范的規定，當方法區無法滿足內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。

jdk8中，將永久代方法區替換為元數據空間（MetaSpace），MetaSpace占用的內存空間不在JVM內部，而在本地內存空間中。

程序計數器

程序計數器（Program Counter Register）占用內存較小，是線程私有的，它也是唯一沒有OutOfMemoryError異常的區域。

程序計數器的作用可以看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器，字節碼解釋器工作時就是通過改變計數器的值來選取下一條字節碼指令。其中，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等基礎功能都需要依賴計數器來完成。

Java虛擬機的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執行時間的方式來實現的，在任何一個確定的時刻，一個處理器（對于多核處理器來說是一個內核）只會執行一條線程中的指令。

因此，為了線程切換后能恢復到正確的執行位置，每條線程都需要有一個獨立的程序計數器，各條線程之間的計數器互不影響，獨立存儲，我們稱這類內存區域為“線程私有”的內存。

如果線程正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼指令的地址；如果正在執行的是Natvie方法，這個計數器值則為空（Undefined）。

虛擬機棧

虛擬機棧（JVM Stacks）線程私有，生命周期與線程相同。這里存儲著方法的局部變量表。

棧幀(Stack Frame)是用于支持虛擬機進行方法調用和方法執行的數據結構。棧幀存儲了方法的局部變量表、操作數棧、動態連接和方法返回地址等信息。每一個方法從調用至執行完成的過程，都對應著一個棧幀在虛擬機棧里從入棧到出棧的過程。

局部變量表(Local Variable Table)是一組變量值存儲空間，用于存放方法參數和方法內定義的局部變量。包括8種基本數據類型、對象引用（reference類型）和returnAddress類型（指向一條字節碼指令的地址）。

其中64位長度的long和double類型的數據會占用2個局部變量空間（Slot），其余的數據類型只占用1個。

如果線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機棧動態擴展時無法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError異常。

本地方法棧

本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧作用相似，也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

區別在于虛擬機棧為虛擬機執行Java方法（字節碼）服務，而本地方法棧是為虛擬機使用到的Native方法服務。