【JVM】01 內存模型（運行時數據區）

JVM（java virtual machine），一種可以運行 java 字節碼的虛擬機。java 語言一次編譯，到處運行，間接的說明了，只要編譯的文件和 jvm 對加載編譯的文件格式一致，任何語言都可以由 JVM 運行。

JVM 由三個主要的子系統構成

• 類加載子系統
• 運行時數據區（內存結構）
• 執行引擎
  

今天我們主要學習 JVM 的內存模型 — 運行時數據區。

Java 的內存模型（運行時數據區）
1 方法區（Method Area）

所有定義的方法的信息都保存在該區域，靜態變量+常量+類信息（構造方法/接口定義）+運行時常量池都存在方法區中，雖然JVM 規範把方法區描述爲堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做Non-Heap（非堆），目的應該是爲了和Java的堆區分開。

2 堆（Heap）

jvm 啓動時自動分配創建堆內存，存放對象的實例，凡是 new 出來對象（包括常量池）都在堆上分配內存，當對象申請不到內存將拋出OutOfMemoryError異常，堆是垃圾收集器管理的主要區域。堆是類出生到消亡的地方。方法區和堆存放的是可共享信息，存在線程安全問題。

2.1 新生代（Young Generation）

新生代分爲兩部分：伊甸區（Eden space）和倖存者區（Survivor space），所有的類都是在伊甸區被new出來的。
倖存區又分爲From和To區。程序創建對象，且Eden區的空間不足時，觸發垃圾回收機制，將Eden區中不再使用的對象進行會後，將Eden區中剩餘的對象移到FromSurvivor區，若From Survivor區也滿了，再對該區進行垃圾回收，然後移動到To Survivor區。

2.2 老年代（Old Generation）

新生代經過多次GC仍然有一些舊對象，這些對象將被放入老年代，老年代也滿了，此時觸發Major GC（也可以叫Full GC），進行老年區的內存清理。若老年區執行了Full GC之後發現依然無法進行對象的保存，就會拋出OOM（OutOfMemoryError）異常

2.3 元空間（Meta Space）

JDK1.8之後，元空間替代永久代，它是對JVM規範中方法區的實現，區別在於元數據區不在虛擬機當中，而是用的本地內存，永久代在虛擬機當中，永久代邏輯結構上也屬於堆，但是物理上不屬於。

3 棧（Statck）

Java線程執行方法的內存模型，一個線程對應一個棧（兩者同生共死），每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀（用於存儲局部變量表，操作數棧，動態鏈接，方法出口等信息）不存在垃圾回收問題，線程運行完成，棧隨之消失（棧的生命週期與線程相同）所以不需要進行垃圾回收。

一個棧幀就是一個方法，當一個 Java 方法被調用時，會創建一個棧幀，併入棧。一旦完成相應的調用，則出棧。所有的棧幀都出棧後，線程也就結束了，棧消失。

每個棧幀，都包含四個區域：

• 局部變量表
• 操作數棧
• 動態連接
• 完成出口
  

4 本地方法棧（Native Method Stack）

與棧作用相似，區別不過是Java棧爲JVM執行Java方法服務，而本地方法棧爲JVM執行native方法服務。登記native方法，在Execution Engine執行時加載本地方法庫。

5 程序計數器（Program Counter Register）

一個指針，存放java 線程的私有數據，指向方法區中的方法字節碼，執行下一條指令的地址，由執行引擎讀取下一條指令，內存空間小到可以忽略。