內存作為系統中重要的資源，對於系統穩定運行和高效運行起到了關鍵的作用，Java和C之類的語言不同，不需要開發人員來分配內存和回收內存，而是由JVM來管理對象內存的分配以及對象內存的回收（又稱為垃圾回收、GC），這對於開發人員來說確實大大降低了編寫程序的難度，但帶來的一個副作用就是，當系統運行過程中出現JVM拋出的內存異常（例如OutOfMemoryError）的時候，很難知道原因是什麽，另外一方面，要編寫高性能的程序，通常需要借助內存來提升性能，因此如

何才能合理的使用內存以及讓JVM合理的進行內存的回收是必須掌握的，本節將主要分析一下JVM的內存結構。

其實對於我們一般理解的計算機內存，它算是CPU與計算機打交道最頻繁的區域，所有數據都是先經過硬盤至內存，然後由CPU再從內存中獲取數據進行處理，又將數據保存到內存，通過分頁或分片技術將內存中的數據再flush至硬盤。那JVM的內存結構到底是如何呢？JVM做為一個運行在操作系統上，但又獨立於os運行的平臺，它的內存至少應該包括象寄存器、堆棧等區域。

JVM在運行時將數據劃分為了6個區域來存儲，而不僅僅是大家熟知的Heap區域，這6個區域圖示如下：

JVM在運行時將數據劃分為了6個區域來存儲，而不僅僅是大家熟知的Heap區域
一  PC Register(PC寄存器)

PC寄存器是一塊很小的內存區域，主要作用是記錄當前線程所執行的字節碼的行號。字節碼解釋器工作時就是通過改變當前線程的程序計數器選取下一條字節碼指令來工作的。任何分支，循環，方法調用，判斷，異常處理，線程等待以及恢復線程，遞歸等等都是通過這個計數器來完成的。
由於Java多線程是通過交替線程輪流切換並分配處理器時間的方式來實現的，在任何一個確定的時間裏，在處理器的一個內核只會執行一條線程中的指令。
因此為了線程等待結束需要恢復到正確的位置執行，每條線程都會有一個獨立的程序計數器來記錄當前指令的行號。計數器之間相互獨立互不影響，我們稱這塊內存為“線程私有”的內存。
如果所調用的方法為native的，則PC寄存器中不存儲任何信息。
 

二  JVM棧
JVM棧是線程私有的，每個線程創建的同時都會創建JVM棧，JVM棧中存放的為當前線程中局部基本類型的變量（java中定義的八種基本類型：boolean、char、byte、short、int、long、float、double）、部分的返回結果以及Stack Frame，
非基本類型的對象在JVM棧上僅存放一個指向堆上的地址，因此Java中基本類型的變量是值傳遞，而非基本類型的變量是引用傳遞，Sun JDK的實現中JVM棧的空間是在物理內存上分配的，而不是從堆上分配。
由於JVM棧是線程私有的，因此其在內存分配上非常高效，並且當線程運行完畢後，這些內存也就被自動回收。
當JVM棧的空間不足時，會拋出StackOverflowError的錯誤，在Sun JDK中可以通過-Xss來指定棧的大小
三  堆（Heap）
 

Heap是大家最為熟悉的區域，它是JVM用來存儲對象實例以及數組值的區域，可以認為Java中所有通過new創建的對象的內存都在此分配，
Heap中的對象的內存需要等待GC進行回收，Heap在32位的操作系統上最大為2G，在64位的操作系統上則沒有限制，
其大小通過-Xms和-Xmx來控制，-Xms為JVM啟動時申請的最小Heap內存，默認為物理內存的1/64但小於1G，-Xmx為JVM可申請的最大Heap內存，默認為物理內存的1/4，默認當空余堆內存小於40%時，JVM會增大Heap的大小到-Xmx指定的大小
，可通過-XX:MinHeapFreeRatio=來指定這個比例，當空余堆內存大於70%時，JVM會將Heap的大小往-Xms指定的大小調整，可通過-XX:MaxHeapFreeRatio=來指定這個比例，
但對於運行系統而言，為了避免頻繁的Heap Size的大小，通常都會將-Xms和-Xmx的值設成一樣，因此這兩個用於調整比例的參數通常是沒用的。其實jvm中對於堆內存的分配、使用、管理、收集等有更為精巧的設計，具體可以在JVM堆內存分析中進行詳細介紹。

當堆中需要使用的內存超過其允許的大小時，會拋出OutOfMemory的錯誤信息。

四  方法區域（MethodArea）
方法區域存放了所加載的類的信息（名稱、修飾符等）、類中的靜態變量、類中定義為final類型的常量、類中的Field信息、類中的方法信息，
當開發人員在程序中通過Class對象中的getName、isInterface等方法來獲取信息時，這些數據都來源於方法區域，可見方法區域的重要性
。同樣，方法區域也是全局共享的，它在虛擬機啟動時在一定的條件下它也會被GC，當方法區域需要使用的內存超過其允許的大小時，會拋出OutOfMemory的錯誤信息。
在Sun JDK中這塊區域對應的為PermanetGeneration，又稱為持久代，默認為64M，可通過-XX:PermSize以及-XX:MaxPermSize來指定其大小。

五  運行時常量池（RuntimeConstant Pool）

類似C中的符號表，存放的為類中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等，其空間從方法區域中分配。類或接口的常量池在該類的class文件被java虛擬機成功裝載時分配。

六  本地方法堆棧（NativeMethod Stacks）

JVM采用本地方法堆棧來支持native方法的執行，此區域用於存儲每個native方法調用的狀態


GC回收機制

1、新生代：在新生代裏的每一個對象，都會有一個年齡，當這些對象的年齡到達一定程度時（年齡就是熬過的GC次數，每次GC如果對象存活下來，則年齡加1），則會被轉到年老代，而這個轉入年老代的年齡值，一般在JVM中是可以設置的。

2、年老代:在新生代存活對象占用的內存超過10%時，則多余的對象會放入年老代。這種時候，年老代就是新生代的“備用倉庫”。

3、永久代：在我們常用的hotspot虛擬機（JDK默認的JVM）中，方法區也被親切的稱為永久代。

回收的時機

JVM在進行GC時，並非每次都對上面三個內存區域一起回收的，大部分時候回收的都是指新生代。因此GC按照回收的區域又分了兩種類型，一種是普通GC（minor GC），一種是全局GC（major GC or Full GC），它們所針對的區域如下。

普通GC（minor GC）：只針對新生代區域的GC。

全局GC（major GC or Full GC）：針對年老代的GC，偶爾伴隨對新生代的GC以及對永久代的GC。

由於年老代與永久代相對來說GC效果不好，而且二者的內存使用增長速度也慢，因此一般情況下，需要經過好幾次普通GC，才會觸發一次全局GC。

JVM的內存結構，JVM的回收機制