什么是 JVM 內存結構？

JVM內存結構分為5大區域，程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧、堆、方法區。?

HotSpot在JDK1.8之前方法區就是永久代，永久代就是方法區。JDK1.8后刪除了永久代，改為元空間，元空間在本地內存中。方法區就是元空間，元空間就是方法區。?

創建一個線程，JVM就會為其分配一個私有內存空間，其中包括PC、虛擬機棧和本地方法棧?

簡單來說：

• 堆：存放 new 出來的東西
• 方法區：被虛擬機加載的類信息、常量、靜態常量等。
• 棧：存放局部變量
• 程序計數器：記錄指令
• 本地方法棧：Native 方法

接著進行詳細的介紹：

線程私有

程序計數器?

線程私有的，作為當前線程的行號指示器，用于記錄當前虛擬機正在執行的線程指令地址。程序計數器主要有兩個作用：?

• 當前線程所執行的字節碼的行號指示器，通過它實現代碼的流程控制，如：順序執行、選擇、循環、異常處理。?
• 在多線程的情況下，程序計數器用于記錄當前線程執行的位置，當線程被切換回來的時候能夠知道它上次執行的位置。?

程序計數器是唯一一個不會出現 OutOfMemoryError 的內存區域，它的生命周期隨著線程的創建而創建，隨著線程的結束而死亡。?

虛擬機棧

Java 虛擬機棧是由一個個棧幀組成，而每個棧幀中都擁有：局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口信息。每一次函數調用都會有一個對應的棧幀被壓入虛擬機棧，每一個函數調用結束后，都會有一個棧幀被彈出。?

局部變量表是用于存放方法參數和方法內的局部變量。?

每個棧幀都包含一個指向運行時常量池中該棧所屬方法的符號引用，在方法調用過程中，會進行動態鏈接，將這個符號引用轉化為直接引用。?

• 部分符號引用在類加載階段的時候就轉化為直接引用，這種轉化就是靜態鏈接?
• 部分符號引用在運行期間轉化為直接引用，這種轉化就是動態鏈接?

Java 虛擬機棧也是線程私有的，每個線程都有各自的 Java 虛擬機棧，而且隨著線程的創建而創建，隨著線程的死亡而死亡。

Java 虛擬機棧會出現兩種錯誤：StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError。?
可以通過 -Xss 參數來指定每個線程的虛擬機棧內存大小：java -Xss2M?

本地方法棧

虛擬機棧為虛擬機執行 Java 方法服務，而本地方法棧則為虛擬機使用到的 Native 方法服務。Native 方法一般是用其它語言（C、C++等）編寫的。?

本地方法被執行的時候，在本地方法棧也會創建一個棧幀，用于存放該本地方法的局部變量表、操作數棧、動態鏈接、出口信息。?

線程共享

堆?

堆用于存放對象實例，是垃圾收集器管理的主要區域，因此也被稱作GC堆。?

堆可以細分為：新生代（Eden空間（伊甸園）、From Survivor、To Survivor空間）和老年代。?

通過 -Xms 設定程序啟動時占用內存大小，通過 -Xmx 設定程序運行期間最大可占用的內存大小。如果程序運行需要占用更多的內存，超出了這個設置值，就會拋出OutOfMemory異常。?

方法區?

方法區與 Java 堆一樣，是各個線程共享的內存區域，它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。?

對方法區進行垃圾回收的主要目標是對常量池的回收和對類的卸載。?

注意

永久代?

方法區是 JVM 的規范，而永久代PermGen 是方法區的一種實現方式，并且只有 HotSpot 有永久代。對于其他類型的虛擬機，如 JRockit 沒有永久代。由于方法區主要存儲類的相關信息，所以對于動態生成類的場景比較容易出現永久代的內存溢出。?

元空間?

JDK 1.8 的時候，HotSpot的永久代被徹底移除了，使用元空間替代。元空間的本質和永久代類似，都是對JVM規范中方法區的實現。

兩者最大的區別在于：元空間并不在虛擬機中，而是使用本地內存。
?

為什么要將永久代替換為元空間呢??
永久代內存受限于 JVM 可用內存，而元空間使用的是直接內存，受本機可用內存的限制，雖然元空間仍舊可能溢出，但是相比永久代內存溢出的概率更小。?

運行時常量池?

運行時常量池是方法區的一部分，在類加載之后，會將編譯器生成的各種字面量和符號引號放到運行時常量池。在運行期間動態生成的常量，如 String 類的 intern()方法，也會被放入運行時常量池。?

直接內存?

直接內存并不是虛擬機運行時數據區的一部分，也不是虛擬機規范中定義的內存區域，但是這部分內存也被頻繁地使用，而且也可能導致 OutOfMemoryError 錯誤出現。?

NIO 的 Buffer 提供了 DirectBuffer，可以直接訪問系統物理內存，避免堆內內存到堆外內存的數據拷貝操作，提高效率。

DirectBuffer直接分配在物理內存中，并不占用堆空間，其可申請的最大內存受操作系統限制，不受最大堆內存的限制。?

直接內存的讀寫操作比堆內存快，可以提升程序I/O操作的性能。通常在I/O通信過程中，會存在堆內內存到堆外內存的數據拷貝操作，對于需要頻繁進行內存間數據拷貝且生命周期較短的暫存數據，都建議存儲到直接內存。

代碼詳解

以下是一個簡單的 Java 類，我們將在注釋中說明各個內存區域的作用：

public class MemoryStructureExample {// 靜態變量，存放在方法區private static int staticVar = 42;public static void main(String[] args) {// 局部變量，存放在虛擬機棧int localVar = 10;// 創建一個對象，存放在堆中MemoryStructureExample obj = new MemoryStructureExample();// 調用方法，創建一個新的棧幀obj.doSomething(localVar);// 創建一個數組，存放在堆中int[] array = new int[5];// 常量，存放在方法區final String constantString = "Hello, world!";// 本地方法調用，使用本地方法棧System.out.println("Static variable: " + staticVar);System.out.println("Constant string: " + constantString);}// 方法，存放在方法區public void doSomething(int value) {// 局部變量，存放在虛擬機棧int result = value * 2;System.out.println("Result: " + result);}
}

在這段代碼中，我們可以看到：

• staticVar 是一個靜態變量，存放在方法區。
• localVar 是一個局部變量，存放在虛擬機棧。
• obj 是一個對象，存放在堆中。
• array 是一個數組，也存放在堆中。
• constantString 是一個常量，存放在方法區。
• doSomething 方法創建了一個新的棧幀，其中的局部變量存放在虛擬機棧。

總之，這些內存區域共同構成了 Java 虛擬機的內存結構，確保 Java 程序的正常運行和優化。如果你還有其他問題，歡迎繼續提問！