JVM快速調(diào)優(yōu)手冊之一: 內(nèi)存結(jié)構(gòu)(堆內(nèi)存和非堆內(nèi)存)

圖為Java虛擬機(jī)運(yùn)行時的數(shù)據(jù)區(qū):

方法區(qū)

也稱”永久代” 、“非堆”， 它用于存儲虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、是各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域。默認(rèn)最小值為16MB，最大值為64MB（未驗(yàn)證），可以通過-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 參數(shù)限制方法區(qū)的大小。
運(yùn)行時常量池：是方法區(qū)的一部分，Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池，用于存放編譯器生成的各種符號引用，這部分內(nèi)容將在類加載后放到方法區(qū)的運(yùn)行時常量池中。

虛擬機(jī)棧

描述的是java 方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個方法被執(zhí)行的時候 都會創(chuàng)建一個“棧幀”用于存儲局部變量表(包括參數(shù))、操作棧、方法出口等信息。每個方法被調(diào)用到執(zhí)行完的過程，就對應(yīng)著一個棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過程。聲明周期與線程相同，是線程私有的。
局部變量表存放了編譯器可知的各種基本數(shù)據(jù)類型(boolean、byte、char、short、int、float、long、 double)、對象引用(引用指針，并非對象本身)，其中64位長度的long和double類型的數(shù)據(jù)會占用2個局部變量的空間，其余數(shù)據(jù)類型只占1 個。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配，當(dāng)進(jìn)入一個方法時，這個方法需要在棧幀中分配多大的局部變量是完全確定的，在運(yùn)行期間棧幀不會改變局部 變量表的大小空間。

本地方法棧

與虛擬機(jī)?；绢愃疲瑓^(qū)別在于虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行的java方法服務(wù)，而本地方法棧則是為Native方法服務(wù)。

堆

也叫做java 堆、GC堆，是java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊內(nèi)存區(qū)域，也是被各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域，在JVM啟動時創(chuàng)建。該內(nèi)存區(qū)域存放了對象實(shí)例及數(shù)組(所有new的對象)。其大小通過-Xms(最小值)和-Xmx(最大值)參數(shù)設(shè)置，-Xms為JVM啟動時申請的最小內(nèi)存，-Xmx為JVM可申請的最大內(nèi)存。在JVM啟動時，最大內(nèi)存會被保留下來。為對象內(nèi)存而保留的地址空間可以被分成年輕代和老年代。
默認(rèn)當(dāng)空余堆內(nèi)存小于40%時，JVM會增大Heap到-Xmx指定的大小，可通過-XX:MinHeapFreeRation=來指定這個比列；當(dāng)空余堆內(nèi)存大于70%時，JVM會減小heap的大小到-Xms指定的大小，可通過XX:MaxHeapFreeRation=來指定這個比列，對于運(yùn)行系統(tǒng)，為避免在運(yùn)行時頻繁調(diào)整Heap的大小，通常-Xms與-Xmx的值設(shè)成一樣。

注：如果是64位系統(tǒng)，這些值一般需要擴(kuò)張30％，來容納在64位系統(tǒng)下變大的對象。

從J2SE 1.2開始，JVM使用分代收集算法，在不同年代的區(qū)域里使用不同的算法。堆被劃分為新生代和老年代。新生代主要存儲新創(chuàng)建的對象和尚未進(jìn)入老年代的對象。老年代存儲經(jīng)過多次新生代GC(MinorGC)任然存活的對象。

注1：圖中的Perm不是堆內(nèi)存，是永久代注2：圖中的Virtaul則是各區(qū)域還未被分配的內(nèi)存，即最大內(nèi)存-當(dāng)前分配的內(nèi)存

新生代：

新生代包括一塊eden（伊甸園）和2塊survivor(通常又稱S0和S1或From和To)。大多數(shù)對象都是在eden中初始化。而對于2塊survivor來說，總有一塊是空的，它會在下一個復(fù)制收集過程中作為eden中的活躍對象和另一塊survivor的目的地。在對象衰老之前（也就是被復(fù)制到tenured之前），它們會在兩塊survivor區(qū)域之間以這樣的方式復(fù)制。可通過-Xmn參數(shù)來指定新生代的大小，也可以通過-XX:SurvivorRation來調(diào)整Eden Space及Survivor Space的大小。

老年代：

用于存放經(jīng)過多次新生代Minor GC依然存活的對象，例如緩存對象，新建的對象也有可能直接進(jìn)入老年代，主要有兩種情況：

1. 大對象，可通過啟動參數(shù)設(shè)置-XX:PretenureSizeThreshold=1024(單位為字節(jié)，默認(rèn)為0)來代表超過多大時就不在新生代分配，而是直接在老年代分配。
2. 大的數(shù)組對象，即數(shù)組中無引用外部對象。

老年代所占的內(nèi)存大小為-Xmx對應(yīng)的值減去-Xmn對應(yīng)的值。

程序計數(shù)器

是最小的一塊內(nèi)存區(qū)域，它的作用是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器，在虛擬機(jī)的模型里，字節(jié)碼解釋器工作時就是通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴計數(shù)器完成。