JVM 内存模型

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抽象模型

程序计数器（Program Counter Register）

• 程序计数器是 JVM 中一块较小的内存区域，保持当前线程执行的字节码指令的内存地址。
• 如果线程执行的是 Java 方法，计数器记录的是正在执行的字节码指令的地址，如果正在执行的是 native 方法，计数器的值为 undefined。
• 为了使线程切换后能够恢复到正确的执行位置，每个线程都有一个独立的程序计数器，各线程互不影响。

虚拟机栈（VM Stack）

虚拟机栈是线程隔离的，每个线程都有自己独立的虚拟机栈，这个栈中又会包含多个栈帧。

• 每调用一个方法时就会往栈中压入一个栈帧。
• 栈帧存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。
• 每一个方法从调用到返回的过程，就对应一个栈帧从入栈到出栈的过程。

虚拟机栈的内存通过 -Xss 参数分配。

本地方法栈（Native Method Stack）

• 本地方法栈的功能和特点与虚拟机栈类似，具有线程隔离的特点，能抛出 StackOverFlowError 和 OutOfMemory 异常。
• 本地方法栈服务的是对象是 JVM 执行的 native 方法。

HotSpot 虚拟机不区分虚拟机栈和本地方法栈，两者是一块。

方法区（Method Area）

• 保存被加载过的类的信息，static 变量信息也保存在方法区中。
• 方法区是线程共享的，当有多个线程都用到一个类的时候，而这个类还没有加载，则应该只有一个线程去加载类，让其他线程等待。

堆（Heap）

在 JVM 所管理的内存中，堆区是最大的一块。Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。

堆分为新生代和老年代。新生代又分为 Eden、Survivor From、Survivor To 三个区，他们的比例为 8 : 1 : 1 。

• Eden 区：新对象的出生地（如果新对象占用内存很大，会直接分配到老年代）。当 Eden 区内存不够时会触发 MinorGC。
• Survivor From 区：上一次 MinorGC 的存活对象。
• Survivor To 区：保留了一次 MinorGC 中存活的对象。

新生代 MinorGC 使用复制算法：

1. 首先将 Eden 和 Survivor From 区中存活的对象复制到 Survivor To 区（如果对象的年龄达到了老年的标准，放置到老年区）；
2. 把这些对象的年龄 +1（如果 Survivor To 空间不够则放置到老年区）；
3. 清空 Eden 和 Survivor From 区中的对象，将 Survivor To 和 Survivor From 互换，原来的 Survivor To 成为了下一次 MinorGC 时的 Survivor From 区。

老年代的对象比较稳定，MajorGC 不会频繁执行。MajorGC 使用标记-整理算法：

1. 扫描老年代对象，标记被回收对象。
2. 将存活对象都向一端移动，然后清理掉端边界外的内存。

可以通过参数 -Xmx -Xms 来指定运行时堆内存大小。