java面试问到职业规划，一文理解JVM虚拟机，想转行当程序员的必看_java面试 说说职业规划

• JVM栈（Java Virtual Machine Stacks）： Java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应，因为不同的线程执行逻辑有所不同，因此需要一个独立的线程栈，因此栈存储的信息都是跟当前线程（或程序）相关信息的，包括局部变量、程序运行状态、方法返回值、方法出口等等。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

• 堆（Heap）： 堆是所有线程共享的，主要是存放对象实例和数-组。处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑连续即可

• 方法区（Method Area）： 属于共享内存区域，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

• 常量池（Runtime Constant Pool）： 它是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。

• 本地方法栈（Native Method Stacks）：## 一. JVM内存区域的划分

1.1 java虚拟机运行时数据区

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java虚拟机运行时数据区分布图：

• JVM栈（Java Virtual Machine Stacks）： Java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应，因为不同的线程执行逻辑有所不同，因此需要一个独立的线程栈，因此栈存储的信息都是跟当前线程（或程序）相关信息的，包括局部变量、程序运行状态、方法返回值、方法出口等等。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

• 堆（Heap）： 堆是所有线程共享的，主要是存放对象实例和数组。处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑连续即可

• 方法区（Method Area）： 属于共享内存区域，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

• 常量池（Runtime Constant Pool）： 它是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。

• 本地方法栈（Native Method Stacks）：

其中，堆(Heap)和JVM栈是程序运行的关键,因为：

1、栈是运行时的单位（解决程序的运行问题，即程序如何执行，或者说如何处理数据），而堆是存储的单位（解决的是数据存储的问题，即数据怎么放、放在哪儿）。

2、堆存储的是对象。栈存储的是基本数据类型和堆中对象的引用；（参数传递的值传递和引用传递）

那为什么要把堆和栈区分出来呢？栈中不是也可以存储数据吗？

1、从软件设计的角度看，栈代表了处理逻辑，而堆代表了数据，分工明确，处理逻辑更为清晰体现了“分而治之”以及“隔离”的思想。

2、堆与栈的分离，使得堆中的内容可以被多个栈共享（也可以理解为多个线程访问同一个对象）。这样共享的方式有很多收益：提供了一种有效的数据交互方式(如：共享内存)；堆中的共享常量和缓存可以被所有栈访问，节省了空间。

3、栈因为运行时的需要，比如保存系统运行的上下文，需要进行地址段的划分。由于栈只能向上增长，因此就会限制住栈存储内容的能力。而堆不同，堆中的对象是可以根据需要动态增长的，因此栈和堆的拆分，使得动态增长成为可能，相应栈中只需记录堆中的一个地址即可。

4、堆和栈的结合完美体现了面向对象的设计。当我们将对象拆开，你会发现，对象的属性即是数据，存放在堆中；而对象的行为（方法）即是运行逻辑，放在栈中。因此编写对象的时候，其实即编写了数据结构，也编写的处理数据的逻辑。

1.2 堆(Heap)和JVM栈：

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1.2.1 堆(Heap)

Java堆是java虚拟机所管理内存中最大的一块内存空间，处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑连续即可，主要用于存放各种类的实例对象。该区域被所有线程共享，在虚拟机启动时创建，用来存放对象的实例，几乎所有的对象以及数组都在这里分配内存（栈上分配、标量替换优化技术的例外）。

在 Java 中，堆被划分成两个不同的区域：新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域：Eden、From Survivor(S0)、To Survivor(S1)。如图所示：

堆的内存布局:

这样划分的目的是为了使jvm能够更好的管理内存中的对象，包括内存的分配以及回收。 而新生代按eden和两个survivor的分法，是为了

• 有效空间增大，eden+1个survivor；

• ，有利于对象代的计算，当一个对象在S0/S1中达到设置的XX:MaxTenuringThreshold值后，会将其挪到老年代中，即只需扫描其中一个survivor。如果没有S0/S1,直接分成两个区，该如何计算对象经过了多少次GC还没被释放。

• 两个Survivor区可解决内存碎片化

1.2.2 堆栈相关的参数

Note： 每次GC 后会调整堆的大小，为了防止动态调整带来的性能损耗，一般设置-Xms、-Xmx 相等。

新生代的三个设置参数：-Xmn，-XX:NewSize，-XX:NewRatio的优先级：

（1）.最高优先级： -XX:NewSize=1024m和-XX:MaxNewSize=1024m

（2）.次高优先级： -Xmn1024m （默认等效效果是：-XX:NewSize==-XX:MaxNewSize==1024m）

（3）.最低优先级：-XX:NewRatio=2

推荐使用的是-Xmn参数，原因是这个参数很简洁，相当于一次性设定NewSize和MaxNewSIze，而且两者相等。

1.3 jvm对象

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1.3.1 创建对象的方式

各个方式的实质操作如下：

1.3.2 jvm对象分配

在虚拟机层面上创建对象的步骤：

1.3.3 对象分配内存方式

分配对象内存，有两种分配方式，指针碰撞和空闲列表：

（1）如果内存是规整的，那么虚拟机将采用的是指针碰撞法（Bump The Pointer）来为对象分配内存。意思是所有用过的内存在一边，空闲的内存在另外一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，分配内存就仅仅是把指针向空闲那边挪动一段与对象大小相等的距离罢了。

如果垃圾收集器选择的是Serial、ParNew这种基于压缩算法的，虚拟机采用这种分配方式。

一般使用带有compact（整理）过程的收集器时，使用指针碰撞。

（2）如果内存不是规整的，已使用的内存和未使用的内存相互交错，那么虚拟机将采用的是空闲列表法来为对象分配内存。意思是虚拟机维护了一个列表，记录上哪些内存块是可用的，再分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的内容。这种分配方式成为“空闲列表（Free List）”。

Note： 选择哪种分配方式由Java堆是否规整决定，而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。

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