Jvm 深入理解（二）—— Java 虚拟机的内存管理

Jvm 内存管理

程序计数器

程序计数器是一块比较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器
程序计数器属于线程独占区
如果线程执行的是 java 方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果执行的是native方法，这个计数器的值为undefined
程序计数器是 Java 虚拟机中唯一没有OutOfMemoryError（内存溢出）的区域

Java虚拟机栈

虚拟机栈描述的是Java方法执行的动态内存模型
栈帧
- 每个方法执行，都会创建一个栈帧，伴随着方法从创建到执行完成。方法执行完毕，栈帧销毁。
- 在活动线程中，只有位于栈顶的栈帧才是有效的，称为当前栈帧，与这个栈帧相关联的方法称为当前方法，执行引擎运行的所有字节码指令都只针对当前栈帧进行操作。
- 线程私有、先进先出
- 用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址、附加信息
局部变量表
- 存放方法参数和方法内的局部变量
- 在java程序编译为字节码文件时，就在方法的Code属性的max_locals数据项中确定了需要分配的局部变量表的最大容量。
- 局部变量表的存储单位是变量槽 Variable Slot，每个槽存放的容量是32字节，（针对double、long这样的64字节的基本数据类型，用两个槽来存放，因此在编译的时候是可以算出max_locals的值）
- 我们一般说的栈中对象引用就是存到这个栈帧中的局部变量表里的，这里的引用指的是局部变量的对象引用，而不是成员变量的引用。成员变量的对象引用是存储在堆（heap）中
操作数栈
- 方法的执行操作在操作数栈中完成，每一个字节码指令往操作数栈进行写入和提取的过程，就是入栈和出栈的过程。
- 我们所说的栈深度，其实就是指的这个操作数栈的深度，每个32位数据类型占用的栈深度为1,64位为2。
- 同局部变量表一样，栈的最大深度(max_stacks)，在编译的时候就在方法的Code属性max_stacks中确定了要分配的最大深度。
- 当在方法执行时，操作数栈的深度超过了max_stacks,(比如一直while(true) int a = 1),这时会有两种情况：
  如果max_stacks允许扩展，则扩大最大深度，当虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的空间，会抛出OutOfMemoryError；如果不允许，则会抛出StackOverFlowException;
动态连接
- 每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，持有这个引用是为了支持方法调用过程的动态连接。
- 静态解析：常量池中的符号引用，一部分会在类加载阶段或第一是时间的时候就转化为直接引用。
- 动态连接：另一部分在每一个运行期间转化为直接引用，这个过程称作动态连接。
方法返回地址
- 方法退出的方式分两种：正常完成出口和异常完成出口
- 正常完成出口：执行引擎执行任意一个方法返回(如：return)的字节码指令，这时候会可能会有返回值返回给方法的调用者。一般来说，正常退出时，调用者的PC计数器的值可以作为返回地址。
- 异常完成出口：在方法执行的过程中遇到了异常，且没有在方法体中进行处理。异常完成出口退出时，不会给上层调用者任何返回值。
- 方法退出实际上等同于当前栈帧出栈，因此一般过程为：
  - 恢复上层方法的局部变量表和操作数栈。
  - 把返回值压入调用者栈帧的操作数栈中
  - 调整PC计数器的值以指向后面一条指令。
附加信息
- 虚拟机实现的一些不在规范中的信息保存到栈帧中

一般把动态连接，方法返回地址和附加信息统称为栈帧信息。

本地方法栈

与虚拟机栈非常类似，区别在于虚拟机栈为Java方法服务，本地方法栈为native方法服务
线程私有、先进先出
虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用语言、使用方式与数据结构并没有做强制规定，有些虚拟机（hotspot）直接将本地方法栈和虚拟机栈合二为一
与虚拟机栈一样，会抛出StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError

Java 堆

存储对象实例 (只有方法内部的、并且对象没有逃逸，作用域只在方法内部的对象存放在栈中)
垃圾收集的主要区域
新生代（eden、servivorTo、servivorFrom）、老年代(tenured space)
会抛出OutOfMemoryError
jvm参数设置
- -Xms 为jvm启动时分配的内存,比如-Xms200m，表示分配200M
- -Xmx 为jvm运行过程中分配的最大内存，比如-Xms500m，表示jvm进程最多只能够占用500M内存
- -Xss 为jvm启动的每个线程分配的内存大小，默认JDK1.4中是256K，JDK1.5+中是1M