一. java内存组成介绍

1. 堆内存: 用于分配所有类实例和数组的内存
2. 非堆内存: 方法区、JVM内部处理或优化、类结构(常量池,字段,方法数据)、方法、构造方法

二. JVM内存区域模型

方法区(永久代、非堆)

1. 用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、以及在类中声明的各种方法和方法字段, 被各个线程共享1.1 用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、以及在类中声明的各种方法和方法字段, 被各个线程共享
2. 通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制大小,默认最小/最大值为16/64MB
3. 运行时常量池: 用于存放类加载后编译器生成的各种符号引用

class文件中存在非运行时常量池(编译阶段即已确定), JVM规范对class文件结构有严格规范, 必须符合此规范的class文件才会被JVM认可和装载
class常量池并非运行时常量池的唯一数据输入口, 在运行时可以通过代码生成常量并将其放入运行时常量池中

4. 在方法区进行内存回收的主要目的是对常量池的回收和对内存数据的卸载, 其内存回收效率远低于堆

虚拟机栈(为JVM执行的方法服务)

1. 每个方法的生命周期, 对应一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程(线程私有)
2. "栈帧"用于存储局部变量表(包括参数)、操作栈、方法出口等信息
3. 局部变量表用于存放8种基本数据类型和对象引用, 其所需的内存空间在编译期即完成分配

本地方法栈(为Native方法服务, 与虚拟机栈类似)

堆

1. 存放对象实例和数组, 被各个线程所共享
2. 通过-Xms(最小值)和-Xmx(最大值)参数设置内存大小
3. 堆被划分为新生代和老年代. 新生代存储新创建的对象和尚未进入老年代的对象, 老年代存储经过多次新生代GC任然存活的对象

程序计数器

当前线程所执行的字节码的行号指示器

三. 直接内存

直接内存既不是虚拟机内存的一部分, 也不是java虚拟机规范定义的内存区域 (如jdk1.4新加入的NIO)

四. 堆栈

栈:

栈内存用来存储局部变量和方法调用; 是线程私有的; 内存不足抛java.lang.StackOverFlowError

1. 栈是由栈帧组成, 每当线程调用一个java方法时，JVM就会在该线程对应的栈中压入一个帧; 帧中存储了对应方法的局部数据, 方法执行完, 则对应的帧从栈中弹出, 并把返回结果存储在调用方法的帧的操作数栈中
2. 栈帧组成: 局部变量区、操作数栈、帧数据区
3. 局部变量区: 被组织成以一个字长为单位、从0开始计数的数组, short、byte和char的值在存入数组前要被转换成int值, long和double在数组中占据连续的两个字长, 通过索引来访问
4. 操作数栈: 被组织成以一个字长为单位的数组, 通过入栈和出栈来访问(临时数据存储区域)
5. 帧数据区: 用于支持常量池解析、正常方法返回、异常派发机制

堆:

堆内存用来存储java对象; 是所有线程共有的; 内存不足抛java.lang.OutOfMemoryError

五. 堆内内存和堆外内存

堆内内存

采用垃圾回收器GC统一进行内存管理, GC会在某些特定的时间点对所有分配的堆内内存进行扫描并回收, 这个过程会对java应用程序的性能造成一定影响, 还可能会产生Stop The World

堆外内存

1. 即java虚拟机的堆以外的内存, 其直接受操作系统os管理, 可在一定程度上减少垃圾回收对应用程序造成的影响
2. 使用java.nio.DirectByteBuffer对象进行堆外内存的管理和使用, DirectByteBuffer类通过成员变量unsafe来操作 对堆外内存的申请
3. 优点: 减少了垃圾回收; 堆内在flush到远程时, 会先复制到直接内存, 然后再发送, 而堆外内存省略掉了内存复制这一步操作
4. 缺点: 使用堆外内存 间接失去了JVM管理内存的可见性, 当发生内存溢出时排查起来非常困难

System.gc小结

1. System.gc方法其实是调用的Runtime.getRuntime.gc(), 而gc方法是native的
2. System.gc的作用
   1). 做一次full gc
   2). 执行后会暂停整个进程
   3).System.gc可以使用 -XX:+DisableExplicitGC 禁用
   4).常见使用场景如RMI/NIO下的堆外内存分配等

六. HotSpot方法区变迁

1.JDK1.2~JDK6: HotSpot使用永久代和GC分代实现方法区
2.JDK7: HotSpot开始移除永久代; 符号表被移动到 Native Heap中，字符串常量和类引用被移动到 Java Heap中
3.JDK8: 永久代已完全被元空间(Meatspace)取代

七. 永久代变迁产生的影响

参考资料

八. 参考资料

HOllis<java成神之路系列-基础篇> JVM内存结构