目錄

一、內(nèi)存管理

1. C/C++程序員

2. Java程序員

二、運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)

1. 程序計數(shù)器

2. Java虛擬機(jī)棧

3. 本地方法棧

4. Java堆

5. 方法區(qū)

運(yùn)行時常量池

三、Hotspot運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)

四、分配JVM內(nèi)存空間

分配堆的大小

分配方法區(qū)的大小

分配線程空間的大小

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一、內(nèi)存管理

1. C/C++程序員

每一個對象生命從開始到終結(jié)的維護(hù)責(zé)任由C/C++程序員自己完成，容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出

問題。

2. Java程序員

在虛擬機(jī)自動內(nèi)存管理機(jī)制的幫助下，不再需要為每一個new操作去寫配對的delete/free代碼，正

是因為Java程序員把控制內(nèi)存的權(quán)力交給了Java虛擬機(jī)，一旦出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和溢出方面的問題，

如果不了解虛擬機(jī)是怎樣使用內(nèi)存的，那排查錯誤、修正問題將會成為一項異常艱難的工作。

二、運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)

Java虛擬機(jī)在執(zhí)行Java程序的過程中會把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。這些區(qū)

域有各自的用途，以及創(chuàng)建和銷毀的時間，有的區(qū)域隨著虛擬機(jī)進(jìn)程的啟動而一直存在，有些區(qū)域

則是依賴用戶線程的啟動和結(jié)束而建立和銷毀。

Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存將會包括以下幾個運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)域

Java虛擬機(jī)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)

畫圖說明一下它們的使用順序。

jdk1.7之前，HotSpot虛擬機(jī)對于方法區(qū)的實現(xiàn)稱之為“永久代”， Permanent Generation。

jdk1.8之后，HotSpot虛擬機(jī)對于方法區(qū)的實現(xiàn)稱之為“元空間”， Meta Space。

方法區(qū)是Java虛擬機(jī)規(guī)范中的定義，是一種規(guī)范，而永久代和元空間是 HotSpot 虛擬機(jī)不同版本

的 兩種實現(xiàn)。

1. 程序計數(shù)器

程序計數(shù)器（Program Counter Register）就是一塊較小的內(nèi)存空間，它可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)

行的字節(jié)碼的行號指示器。

在Java虛擬機(jī)的概念模型中，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)碼指令它是程序控制流的指示器，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能

都需要依賴這個計數(shù)器來完成。

由于Java虛擬機(jī)的多線程是通過線程輪流切換、分配處理器執(zhí)行時間的方式來實現(xiàn)的，在任何一個

確定的時刻，一個處理器（對于多核處理器來說是一個內(nèi)核）都只會執(zhí)行一條線程中的指令。

因此，為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要有一個獨立的程序計數(shù)器各條線

程之間計數(shù)器互不影響，獨立存儲，我們稱這類內(nèi)存區(qū)域為“線程私有”的內(nèi)存。

如果線程正在執(zhí)行的是一個Java方法，這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址；

如果正在執(zhí)行的是本地（Native）方法，這個計數(shù)器值則應(yīng)為空（Undefined）。

此內(nèi)存區(qū)域沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。

2. Java虛擬機(jī)棧

與程序計數(shù)器一樣，Java虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stack）也是線程私有的，它的生命周

期與線程相同。

虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的線程內(nèi)存模型

每個方法被執(zhí)行的時候，Java虛擬機(jī)都會同步創(chuàng)建一個棧幀（Stack Frame）用于存儲局部變量

表、操作數(shù)棧、動態(tài)連接、方法出口等信息。

每一個方法被調(diào)用直至執(zhí)行完畢的過程，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。

這塊內(nèi)存區(qū)域規(guī)定了兩類異常狀況

1. 如果線程請求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；
2. 如果Java虛擬機(jī)棧容量可以動態(tài)擴(kuò)展，當(dāng)棧擴(kuò)展時無法申請到足夠的內(nèi)存會拋出OutOfMemoryErro異

常。

3. 本地方法棧

本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，其區(qū)別只是虛擬機(jī)

棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的本地

（Native）方法服務(wù)。

與虛擬機(jī)棧一樣，本地方法棧也會在棧深度溢出或者棧擴(kuò)展失敗時分別拋出StackOverflowError和

OutOfMemoryError異常。

4. Java堆

對于Java應(yīng)用程序來說，Java堆（Java Heap）是虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊。

Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動時創(chuàng)建。

此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對象實例，Java世界里“幾乎”所有的對象實例都在這里分配內(nèi)存。

從回收內(nèi)存的角度看，由于現(xiàn)代垃圾收集器大部分都是基于分代收集理論設(shè)計的，所以Java堆中經(jīng)

常會出現(xiàn)“新生代”“老年代”“永久代”“Eden空間”“From Survivor空間”“To Survivor空間”等名

詞，說明的是這些區(qū)域劃分僅僅是一部分垃圾收集器的共同特性或者說設(shè)計風(fēng)格而已，而非某個

Java虛擬機(jī)具體實現(xiàn)的固有內(nèi)存布局，更不是《Java虛擬機(jī)規(guī)范》里對Java堆的進(jìn)一步細(xì)致劃

分。

不少資料上經(jīng)常寫著類似于“Java虛擬機(jī)的堆內(nèi)存分為新生代、老年代、永久代、Eden、

Survivor……”這樣的內(nèi)容。

在十年之前（以G1收集器的出現(xiàn)為分界），作為業(yè)界絕對主流的HotSpot虛擬機(jī)，它內(nèi)部的垃圾收

集器全部都基于“經(jīng)典分代”來設(shè)計，需要新生代、老年代收集器搭配才能工作，在這種背景下，上

述說法還算是不會產(chǎn)生太大歧義。

但是到了今天，垃圾收集器技術(shù)與十年前已不可同日而語，HotSpot里面也出現(xiàn)了不采用分代設(shè)計

的新垃圾收集器，再按照上面的提法就有很多需要商榷的地方了。

從分配內(nèi)存的角度看，所有線程共享的Java堆中可以劃分出多個線程私有的分配緩沖區(qū)（Thread

Local Allocation Buffer，TLAB），以提升對象分配時的效率。

不過無論從什么角度，無論如何劃分，都不會改變Java堆中存儲內(nèi)容的共性，無論是哪個區(qū)域，存

儲的都只能是對象的實例，將Java堆細(xì)分的目的只是為了更好地回收內(nèi)存，或者更快地分配內(nèi)存。

根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范》的規(guī)定，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間中，但在邏輯上它應(yīng)

該被視為連續(xù)的，這點就像我們用磁盤空間去存儲文件一樣，并不要求每個文件都連續(xù)存放。

但對于大對象（典型的如數(shù)組對象），多數(shù)虛擬機(jī)實現(xiàn)出于實現(xiàn)簡單、存儲高效的考慮，很可能會

要求連續(xù)的內(nèi)存空間。

Java堆既可以被實現(xiàn)成固定大小的，也可以是可擴(kuò)展的，不過當(dāng)前主流的Java虛擬機(jī)都是按照可

擴(kuò)展來實現(xiàn)的（通過參數(shù)-Xmx和-Xms設(shè)定）。

如果在Java堆中沒有內(nèi)存完成實例分配，并且堆也無法再擴(kuò)展時，Java虛擬機(jī)將會拋出

OutOfMemoryError異常。

5. 方法區(qū)

方法區(qū)（Method Area）與Java堆一樣，是各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲已被虛擬機(jī)加載

的類型信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼緩存等數(shù)據(jù)。

在JDK 8以前，把方法區(qū)稱呼為“永久代”（PermanentGeneration）永久代有-XX：MaxPermSize

的上限， 即使不設(shè)置也有默認(rèn)大小，而到了JDK 8，完全廢棄了永久代的概念，改用與JRockit、

J9一樣在本地內(nèi)存中實現(xiàn)的元空間Metaspace）來代替，

運(yùn)行時常量池

運(yùn)行時常量池（Runtime Constant Pool）是方法區(qū)的一部分。

三、Hotspot運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)

jdk1.6

jdk1.7

jdk1.8+

四、分配JVM內(nèi)存空間

分配堆的大小

–Xms（堆的初始容量）
-Xmx（堆的最大容量）

分配方法區(qū)的大小

-XX:PermSize永久代的初始容量
-XX:MaxPermSize永久代的最大容量
-XX:MetaspaceSize元空間的初始大小，達(dá)到該值就會觸發(fā)垃圾收集進(jìn)行類型卸載，同時GC會對該值進(jìn)行調(diào)整：如果釋放了大量的空間，就適當(dāng)降低該值；如果釋放了很少的空間，那么在不超過MaxMetaspaceSize時，適當(dāng)提高該值。
-XX:MaxMetaspaceSize最大空間，默認(rèn)是沒有限制的。

除了上面兩個指定大小的選項以外，還有兩個與 GC 相關(guān)的屬性：

-XX:MinMetaspaceFreeRatio在GC之后，最小的Metaspace剩余空間容量的百分比，減少為分配空間所導(dǎo)致的垃圾收集
-XX:MaxMetaspaceFreeRatio在GC之后，最大的Metaspace剩余空間容量的百分比，減少為釋放空間所導(dǎo)致的垃圾收集

分配線程空間的大小

-Xss：為jvm啟動的每個線程分配的內(nèi)存大小，默認(rèn)JDK1.4中是256K，JDK1.5+中是1M