【JVM】基本结构

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前言

最近重新温习了一遍JVM的信息，把我认为重要的知识点梳理一遍，记录在这里
JVM的知识点，有一说一，平时用到的不是特别多，一般的应用不需要那么细致的参数微调
都是简单分配一下各代指标、配置简单的调试参数，比如输出GC详情等

但是当我们遇到程序异常时，比如程序无明显征兆崩溃、内存溢出、频繁GC等等，这些疑难杂症要想快速且妥善的修复，那么了解JVM相关的知识则是必不可少的，所谓书到用时方恨少，不出问题则以，出了问题就抓瞎了

所以我认为ava程序员，对JVM进行一定程度的了解还是非常有必要的。
并且，对各项参数、指标的了解，对发现问题、出现问题的修复都是有非常大的帮助

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虚拟机基本结构

方法区

方法区是线程共享的内存区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即使编译器编译后的代码等数据，别名Non-Heap，也是为了区分Java堆。

了解HotSpot的朋友应该听过“永久代”的说法，这也是HotSpot团队将永久代放到方法区实现才得来的名字，不过一段时间过后，大家发现这可能不是一个好的方案，因为永久代的回收效率导致容易遇到内存溢出的问题（需要通过参数配置XX:MaxPermSize），所以HotSpot团队也是决定调整这部分实现方式，参照其他JVM，比如JRockit、IBM J9等，将永久代拆解开来

JDK 1.7，把原本在永久代的字符串常量池移出
JDK 1.8，把内部字符串和静态类数据移到Java堆；为类元数据显式分配和释放本机内存；新类元数据的分配将受到可用本机内存量的限制，而不是由 -XX:MaxPermSize 的值固定，无论是默认值还是在命令行上指定

新的概念称之为元空间，参数也调整为了如下：
-XX:MetaspaceSize：初始阈值，达到这个阈值会触发FGC
-XX:MaxMetaspaceSize：最大可扩展的容量

具体说明可以参考这个博客：JVM源码分析之Metaspace解密
JVM调整信息参照官网信息：JEP 122: Remove the Permanent Generation

Java 堆

与方法区一样，Java堆也是线程共享的内存区域，我们创建的对象和数组都保存在Java堆的内存中，同样，我们可以猜想到这里也是垃圾收集器的主战场

由于现代的收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为：新生代和老年代
新生代再细致点可以分为：Eden、From Survivor、To Survivor

默认情况下，新生代与老年带的比例为1:2；Eden和From Survivor、ToSurvivor的默认比例为8:1:1

如果在堆中没有内存完成实例的成功分配、且堆无法扩容时，就会抛出OOM异常

程序计数器（寄存器）

它是一块较小的内存空间，是当前线程所执行的字节码行号指示器，每条线程都有一个独立的程序计数器，所以它是线程私有的

如果执行Java函数的话，计数器记录的是虚拟机字节码当前指令的地址，如果是Native方法，则是Undefined
这个内存区域也是唯一一个在虚拟机中没有规定任何OOM情况的区域

虚拟机栈

与程序计数器一样，虚拟机栈也是线程私有的，生命周期与线程相同
是描述Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表，操作数栈、动态链接和方法出口等信息。

存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象应用以及returnAddress类型（指向了1条字节码指令的地址）

每一个方法从调用至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈入栈到出栈的过程

本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈作用相似，区别在于虚拟机栈为执行Java方法服务，而本地方法栈服务于Native方法

参考资料

《深入理解Java虚拟机》 —— 周志明 机械工业出版社
《Java虚拟机 JVM故障诊断与性能优化 第2版》 —— 葛一鸣 电子工业出版社