JVM（一）JVM内存结构

Java代码需要运行在虚拟机(JVM)上，而JVM为了方便管理内存，会把自己所管理的内存划分为若干个不同的数据区域，用作不同的用途，先看一下大致划分

堆

存放内容：

·大多数创建的对象

·数组值

GC情况：

GC工作的主要区域，回收不再被使用的对象

内存溢出：

当需要为对象分配内存时，堆的内存占用已达到了设置的最大值，则抛出OutOfMenoryError

参数设置：

-Xms最小堆内存，默认为物理内存的1/64，但小于1G

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-Xmx最大堆内存，默认为物理内存的1/4，但小于1G

注意：

实际使用时，设置最大堆内存=最小堆内存，这样堆内存就不会频繁调整了

方法区

存放内容：

·已加载的类的信息（名称、修饰符等）

·静态变量(static)、常量(final)

·类中的方法信息

·运行时常量池（编译器生成的各自字面量和符号引用存储在class文件的常量池中，即所说的静态常量池，这些内容会在类加载之后进入运行时常量池）JDK1.6常量池在方法区，1.7在堆

GC情况：

·回收未被引用的类

·堆常量池的回收

内存溢出：

当类加载器加载class文件到内存中时，提取的类信息要存放在方法区，而方法区的内存占用已达到了设置的最大值，则抛出OutOfMenoryError

参数设置：

-XX:permSize方法区最小值，默认为16M

-XX:MaxPermSize方法区最大值，默认为64M

虚拟机栈

栈中的

存放内容：

·局部变量表：八大基本数据类型数据、对象引用(该空间在编译期已经分配好，运行期不变)

·操作数栈

运行状况：

每创建一个线程就会对应创建一个虚拟机栈，栈中有多个栈帧，每调用一个方法就往栈中创建一个栈帧，栈帧是用来存放方法数据和部分过程结果的数据结构，每一个方法从调用到最终返回结果的过程，就对应一个栈帧从入栈到出栈的过程

线程运行过程中，只有一个栈帧处于活跃状态，称为“当前活动栈帧”（对应方法为当前方法，类为当前类），当前活动栈帧始终是虚拟机栈的栈顶元素

GC情况：

栈的生命周期和线程同步，随着线程销毁或结束，它们占用的内存会自动释放，不需要GC

内存溢出/泄露：

1、Java程序启动一个新的线程，而没有足够的空间为该线程分配一个栈时，会抛出OutOfMenoryError

2、当线程调用一个方法时，JVM压入一个新的栈帧到这个线程对应的栈中，只要这个方法还没返回，这个栈帧就存在，如果方法嵌套的调用层数太多，如递归，随着栈帧的增多，最终导致这个线程栈中的栈帧总大小超出-Xss所设置大小，抛出StackOverFlowError

大小设置：

-Xss设置每个线程的堆栈大小，通常1M即可

本地方法栈

和虚拟机栈作用相似，不过虚拟机栈为Java方法提供服务，本地方法栈为Native方法提供服务

程序计数器(PC寄存器)

存放内容：

保存当前线程执行的虚拟机字节码指令的内存地址

GC情况：

唯一一个没有规定任何OutOfMenory情况的区域

内存结构的定义是由JVM所决定的，所以JVM产商不同，内存结构会稍有不同，不过大体上都受《Java虚拟机规范》的约束。此处我们提几个比较重要的点：

规范中定义的方法区，只是一种概念上的区域，只说明了它应该具有什么样的功能，但并没有规定这个区域应该处于何处，所以不同的虚拟机可能实现不同；
不同版本JDK的方法区所处位置不同，上面的图划分了逻辑区域，并不是物理区域，比如某些版本的JDK中，方法区是在堆中实现的；
运行时常量池用于存放编译期生成的各种字面量(数字)和符号应用，但Java并不要求常量只有在编译期才能产生，比如在运行期，String.intern也会把新的常量放入池中；
Java程序运行期间除了以上描述的内存外，还有一块内存区域可供使用，即直接内存。《Java虚拟机规范》并没有定义它，因为它并不由JVM进行管理，它是由本地方法库直接在堆外申请的内存区域；
堆和栈的数据划分也不是绝对的，比如HotSpot的JIT会针对对象分配做相应的优化。

实例解析：

//例1
Integer i1 = 40;
Integer i2 = 40;
Integer i3 = new Integer(40);
System.out.println("i1=i2 ?" + (i1==i2));//true  因为Java创建了[-128,127]的缓存数据，会直接引用该值在常量池的地址
System.out.println("i1=i3 ?" + (i1==i3));//false new出来的对象在堆中，而i1在常量池

Integer i4 = i2 + 0;
Integer i5 = new Integer(0);
Integer i6 = i3 + i5;
Integer i7 = i2 + i5;
System.out.println("i1=i4 ?" + (i1==i4));//true  
System.out.println("i1=i6 ?" + (i1==i6));//true  因为Java数学计算都先进行拆箱，这里的i6就相当于Integer i6 = 40;
System.out.println("i1=i7 ?" + (i1==i7));//true  同上

//例2
int j0 = 400;
Integer j1 = 400;
Integer j2 = 400;
Integer j3 = new Integer(400);
System.out.println("j0=j1 ?" + (j0==j1));//true  因为Integer会自动拆箱成int
System.out.println("j1=j2 ?" + (j1==j2));//false 因为超过了127，所以会自动装箱成new Integer
System.out.println("j1=j3 ?" + (j1==j3));//false j1和j3都是new Integer

Integer j4 = 0;
Integer j5 = j2 + j4;
Integer j6 = new Integer(0);
Integer j7 = j3 + j6;
Integer j8 = j2 + j6;
System.out.println("j1=j5 ?" + (j1==j5));//false  
System.out.println("j1=j7 ?" + (j1==j7));//false
System.out.println("j1=j8 ?" + (j1==j8));//false

//例3
String a = "我只是一个字符串比较长的字符串";
String b = "我只是一个字符串比较长的字符串";
String c = new String("我只是一个字符串，比较长的字符串");
System.out.println("a=b ?" + (a==b));  //true  直接存入常量池
System.out.println("a=c ?" + (a==c));  //false 堆与常量池的比较
    	
String d = "我只是一个字符串";
String e = "比较长的字符串";
String f = d + e;
String g = "我只是一个字符串" + "比较长的字符串";
System.out.println("a=f ?" + (a==f));  //false
System.out.println("a=g ?" + (a==g));  //true
//关于最后两条的解释，可以看下底部参考文章中的《触摸java常量池》中的解释

参考文章

JVM内存结构 VS Java内存模型 VS Java对象模型

JVM内存结构

触摸java常量池