模型

http://www.cnblogs.com/leesf456/p/5204694.html

根据 JVM 规范，JVM 内存共分为虚拟机栈、堆、方法区、程序计数器、本地方法栈五个部分。

1.每个线程都会有一个私有的虚拟机栈（包含了栈帧）

栈帧：局部变量表（基本数据类型，对象的引用，指向一条字节码指令的地址）+操作数栈+方法出口

Java栈：Java栈是Java方法执行的内存模型，Java栈中存放的是一个个的栈帧，每个栈帧（包括：局部变量表、操作数栈、运行时常量池（在下文中提到的方法区内）的引用、方法返回地址和一些额外的附加信息）对应一个被调用的方法，当线程执行一个方法时，就会随之创建一个对应的栈帧，并将建立的栈帧压栈。当方法执行完毕之后，便会将栈帧出栈；（注：由于每个线程正在执行的方法可能不同，因此每个线程都会有一个自己的Java栈，互不干扰）

StackOverflowError

OutOfMemoryError

    /*
     * The requested stack size for this thread, or 0 if the creator did
     * not specify a stack size.  It is up to the VM to do whatever it
     * likes with this number; some VMs will ignore it.
     */
    private long stackSize;

2.本地方法栈

本地方法栈：Java栈是为执行Java方法服务的，而本地方法栈则是为执行本地方法（Native Method）服务的；

3.程序计数寄存器

这块区域是每个线程独立拥有的，也就是线程私有的，我们可以把它看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

这块区域时虚拟机规范里面唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

存放内容：

如果线程执行的是一个Java方法，那么寄存器里面记录的就是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果线程执行的是一个native方法，那么寄存器记录的值为undefined。

程序计数器：程序计数器是指CPU中的寄存器，它保存的是程序当前执行的指令的地址（也可以说保存下一条指令的所在存储单元的地址），当CPU需要执行指令时，需要从程序计数器中得到当前需要执行的指令所在存储单元的地址，然后根据得到的地址获取到指令，在得到指令之后，程序计数器便自动加1或者根据转移指针得到下一条指令的地址，如此循环，直至执行完所有的指令

4.堆

堆内存是 JVM 所有线程共享的部分，在虚拟机启动的时候就已经创建。所有的对象和数组都在堆上进行分配。这部分空间可通过 GC 进行回收。当申请不到空间时会抛出 OutOfMemoryError。

5.方法区

方法区也是所有线程共享。主要用于存储类的信息、常量池、方法数据、方法代码等。方法区逻辑上属于堆的一部分，但是为了与堆进行区分，通常又叫“非堆”。 关于方法区内存溢出的问题会在下文中详细探讨。

方法区：它与堆一样，是被线程共享的区域，存储了每个类的信息（包括类的名称、方法信息、字段信息）、静态变量、常量以及编译器编译后的代码等。（注：在方法区中有一个非常重要的部分就是运行时常量池，它是每一个类或接口的常量池的运行时表示形式，在类和接口被加载到JVM后，对应的运行时常量池就被创建出来。当然并非Class文件常量池中的内容才能进入运行时常量池，在运行期间也可将新的常量放入运行时常量池中，比如String的intern方法。

堆(Heap)和非堆(Non-heap)内存

按照官方的说法：“Java 虚拟机具有一个堆，堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。堆是在 Java 虚拟机启动时创建的。”“在JVM中堆之外的内存称为非堆内存(Non-heap memory)”。 可以看出JVM主要管理两种类型的内存：堆和非堆。简单来说堆就是Java代码可及的内存，是留给开发人员使用的；非堆就是JVM留给自己用的，

分代

1.年轻代（Young Generation）:

所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。年轻代分三个区。一个Eden区，两个Survivor区(一般而言)。大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时，还存活的对象将被复制到Survivor区（两个中的一个）（YGC，年轻代垃圾回收），当这个Survivor区满时，此区的存活对象将被复制到另外一个Survivor区，当这个Survivor去也满了的时候，从第一个Survivor区复制过来的并且此时还存活的对象，将被复制“年老区(Tenured)”。需要注意，Survivor的两个区是对称的，没先后关系，所以同一个区中可能同时存在从Eden复制过来 对象，和从前一个Survivor复制过来的对象，而复制到年老区的只有从第一个Survivor去过来的对象。而且，Survivor区总有一个是空的。同时，根据程序需要，Survivor区是可以配置为多个的（多于两个），这样可以增加对象在年轻代中的存在时间，减少被放到年老代的可能。

2.年老代（Old Generation）:

在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。因此，可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。

3.持久代（Permanent Generation）:

用于存放静态文件，如今Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，但是有些应用可能动态生成或者调用一些class，例如Hibernate等，在这种时候需要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程中新增的类。持久代大小通过-XX:MaxPermSize=<N>进行设置。

4.什么情况下触发垃圾回收

由于对象进行了分代处理，因此垃圾回收区域、时间也不一样。GC有两种类型：Minor GC和Full GC。

Minor GC

一般情况下，当新对象生成，并且在Eden申请空间失败时，就会触发Minor GC，对Eden区域进行GC，清除非存活对象，并且把尚且存活的对象移动到Survivor区。然后整理Survivor的两个区。这种方式的GC是对年轻代的Eden区进行，不会影响到年老代。因为大部分对象都是从Eden区开始的，同时Eden区不会分配的很大，所以Eden区的GC会频繁进行。因而，一般在这里需要使用速度快、效率高的算法，使Eden能尽快空闲出来。

Full GC

对整个堆进行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC因为需要对整个对进行回收，所以比Full GC要慢，因此应该尽可能减少Full GC的次数。在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对于Full GC的调节。有如下原因可能导致Full GC：

年老代（Tenured）被写满

持久代（Perm）被写满

System.gc()被显示调用

上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化

  1. 年轻代分三个区，一个Eden区，两个Survivor区（from和to区），可以通过-XXSurvivorRatio调整比例

    • 作用：默认-XX:SurvivorRatio＝8，表示Survivor区与Eden区的大小比值是1:1:8，在MinorGC过程，如果survivor空间不够大，不能够存储所有的从eden空间和from suvivor空间复制过来活动对象，溢出的对象会被复制到old代，溢出迁移到old代，会导致old代的空间快速增长

  3. 大部分对象在先在Eden区中申请内存。

    • 作用：可以通过设置-XX:PreTenureSizeThreShold大小，令大于这个值的对象直接保存到年老代，避免在Eden区与Survivor区之间频繁地通过复制算法回收内存

  5. 当Eden区满时，无法为新的对象分配内存时，会进行Minor GC对其回收无用对象占用的内存，如果还有存活对象，则将存活的对象复制到Survivor From区（两个中Survivor对称）；当这个From区满时，此区的存活对象将被复制到To区，经历一定的次数Minor GC后，还存活的对象，将被复制“年老区(Tenured)”。

    • 作用：Minor默认15次，可通过-MaxTenuringThreshold参数调整年轻代回收次数，防止对象过早进入年老代，降低年老代溢出的可能性

  7. 年轻代和年老代的默认比例为1:2，即年轻代占堆内存的1/3，年老代占2/3，可调整-XX:NewRatio的大小设置年轻和年老的比例。

    • 作用：默认-XX:NewRatio＝2，即young:tenured＝1:2，适当调整年轻代大小，可以一定层度上较少Full GC出现的概率5
  9. 永久代与元空间

绝大部分 Java 程序员应该都见过 "java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space "这个异常。这里的 “PermGen space”其实指的就是方法区。不过方法区和“PermGen space”又有着本质的区别。前者是 JVM 的规范，而后者则是 JVM 规范的一种实现，并且只有 HotSpot 才有 “PermGen space”，而对于其他类型的虚拟机，如 JRockit（Oracle）、J9（IBM） 并没有“PermGen space”。由于方法区主要存储类的相关信息，所以对于动态生成类的情况比较容易出现永久代的内存溢出。最典型的场景就是，在 jsp 页面比较多的情况，容易出现永久代内存溢出。

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制，但可以通过以下参数来指定元空间的大小：

-XX:MetaspaceSize，初始空间大小，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC会对该值进行调整：如果释放了大量的空间，就适当降低该值；如果释放了很少的空间，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提高该值。 　　-XX:MaxMetaspaceSize，最大空间，默认是没有限制的。

除了上面两个指定大小的选项以外，还有两个与 GC 相关的属性： 　　-XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最小的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为分配空间所导致的垃圾收集 　　-XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最大的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为释放空间所导致的垃圾收集转换？

1、字符串存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出。

2、类及方法的信息等比较难确定其大小，因此对于永久代的大小指定比较困难，太小容易出现永久代溢出，太大则容易导致老年代溢出。

3、永久代会为 GC 带来不必要的复杂度，并且回收效率偏低。

4、Oracle 可能会将HotSpot 与 JRockit 合二为一。

当然从1.8开始有一些变化，按照我的理解，原来常量池等信息都储存方法区，现在都移到堆里了。
1.8中-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 已经失效，取而代之的是一个新的区域 —— Metaspace（元数据区）。

在 JDK 1.7 及以往的 JDK 版本中，Java 类信息、常量池、静态变量都存储在 Perm（永久代）里。类的元数据和静态变量在类加载的时候
分配到 Perm，当类被卸载的时候垃圾收集器从 Perm 处理掉类的元数据和静态变量。当然常量池的东西也会在 Perm 垃圾收集的时候进行处理。

JDK 1.8 的对 JVM 架构的改造将类元数据放到本地内存中，另外，将常量池和静态变量放到 Java 堆里。HotSopt VM 将会为类的元数据明确
分配和释放本地内存。在这种架构下，类元信息就突破了原来 -XX:MaxPermSize 的限制，现在可以使用更多的本地内存。这样就从一定程度上解决了
原来在运行时生成大量类的造成经常 Full GC 问题，如运行时使用反射、代理等。

Java中字符串内存位置浅析

基本类型的变量数据和对象的引用都是放在栈里面的，对象本身放在堆里面，显式的String常量放在常量池，String对象放在堆中。

常量池的说明

常量池之前是放在方法区里面的，也就是在永久代里面的，从JDK7开始移到了堆里面。这一改变我们可以从oracle的release version

的notes里的** Important RFEs Addressed in JDK 7 **看到。

Area: HotSpot
Synopsis: In JDK 7, interned strings are no longer allocated in the permanent generation of the Java heap, but are instead allocated in the main part of the Java heap (known as the young and old generations), along with the other objects created by the application. This change will result in more data residing in the main Java heap, and less data in the permanent generation, and thus may require heap sizes to be adjusted. Most applications will see only relatively small differences in heap usage due to this change, but larger applications that load many classes or make heavy use of the String.intern() method will see more significant differences.
RFE: 6962931

String内存位置说明

  1. 显式的String常量
String a = "holten";
String b = "holten";
  • 第一句代码执行后就在常量池中创建了一个值为holten的String对象；
  • 第二句执行时，因为常量池中存在holten所以就不再创建新的String对象了。

  • 此时该字符串的引用在虚拟机栈里面。

  • String对象

String a = new String("holtenObj");
String b = new String("holtenObj");
  • Class被加载时就在常量池中创建了一个值为holtenObj的String对象，第一句执行时会在堆里创建new String("holtenObj")对象；
  • 第二句执行时，因为常量池中存在holtenObj所以就不再创建新的String对象了，直接在堆里创建new String("holtenObj")对象。

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