Java内存区域及管理

运行时数据区

程序计数器

程序计数器，可以看做是当前线程执行代码的行号指示器，字节码解释器通过改变程序计数器的值来选择下一条执行的语句。分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复都是通过这个计数器来完成的。
在多线程中，每个线程都有自己的计数器，这个区域是线程私有的。
当执行Native方法时，这个计数器值为空。
这个区域是唯一没有OutOfMemeryException的内存区域。

虚拟机栈

虚拟机栈也是线程私有的，生命周期和线程相同。
虚拟机栈主要用来描述方法执行的内存模型：每个方法执行时都会在在虚拟机栈中创建一个栈帧，在这个栈帧中存储方法中的局部变量，操作数栈，动态链表，方法出口信息等
方法从调用到执行完成的过程就对应着一个栈帧入栈道出栈的过程。
如果无法在虚拟机栈申请到足够的内存空间，可能会抛出栈深度异常（StackOverflowError）或内存溢出异常(OutOfMemoryError)。

本地方法栈

本地方法栈与虚拟机的作用相似，不同之处在于虚拟机栈为虚拟机执行的Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。有的虚拟机直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
会抛出stackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

方法区

方法区是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。
当方法区无法满足内存分配需要时，将抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池

是方法区的一部分，它用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。比较常见的是字符串常量池

堆

堆是所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建，所有的对象实例都存放在此内存区域。
堆是垃圾收集器管理的主要区域。由于现在收集器基本采用分代回收算法，所以Java堆还可细分为：新生代和老年代。从内存分配的角度来看，线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(TLAB )。
TLAB： Thread Local Allocation Buffer 的简写，基于 CAS 的独享线程（Mutator Threads）可以优先将对象分配在 Eden 中的一块内存，因为是 Java 线程独享的内存区没有锁竞争，所以分配速度更快，每个 TLAB 都是一个线程独享的。

Java堆可以处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑上连续的即可。
如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法完成扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

堆内存的空间分配

Java的堆内存通常可以分为新生代和老年代(1:2)，新生代占三分之一的堆空间，老年代占三分之二的堆空间。

• 老年代：2/3的堆空间
• 年轻代：1/3的堆空间
  其中的新生代又分为：eden区，survivor 0和survivor 1区，各个区域的占比为:8:1:1。
• eden区：8/10的年轻代空间
• survivor 0: 1/10的年轻代空间
• survivor 1: 1/10的年轻代空间

堆内存中的垃圾回收

当新建一个对象时，默认新对象是存放在eden区(如果新对象非常大，eden存不下的话，也有可能直接存放在老年区)，在eden区中的大部分对象通常不需要长久存活，当eden的空间不足时，就会触发一次Minor GC：垃圾回收器会把eden和Survivor中依然“存活”的对象复制到另一个Survivor中，并将这些存活的对象年龄+1，然后把eden和Survivor清空。

以后每经历过一次Minor GC，就将“存活”的对象年龄+1，直到对象的年龄达到某个值时(默认是 15 岁，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设定)，会将这些对象移到老年代中。当老年代中空间不足时，就会触发一次 Full GC。

Full GC 在老年代中发生，只有经过多次 Minor GC 后存活下来的对象依然比较多时才会发生，所以Full GC没有Minor GC这么频繁，但Full GC会比 Minor GC耗费更长的时间。一个优化的思路就是尽量通过 Minor GC回收掉大多数对象，而减少 Full GC发生的频率。

堆内存相关的JVM参数

参数名	参数说明
-Xms	初始堆大小。如：-Xms256m
-Xmx	最大堆大小。如：-Xmx512m
-Xmn	新生代大小。通常为 Xmx 的 1/3 或 1/4。新生代 = Eden + 2 个 Survivor 空间。实际可用空间为 = Eden + 1 个 Survivor，即 90%
-Xss	JDK1.5+ 每个线程堆栈大小为 1M，一般来说如果栈不是很深的话， 1M 是绝对够用了的。
-XX:NewRatio	新生代与老年代的比例，如 –XX:NewRatio=2，则新生代占整个堆空间的1/3，老年代占2/3
-XX:SurvivorRatio	新生代中 Eden 与 Survivor 的比值。默认值为 8。即 Eden 占新生代空间的 8/10，另外两个 Survivor 各占 1/10
-XX:PermSize	永久代(方法区)的初始大小
-XX:MaxPermSize	永久代(方法区)的最大值
-XX:+PrintGCDetails	打印 GC 信息
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError	让虚拟机在发生内存溢出时 Dump 出当前的内存堆转储快照，以便分析用

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