1. Java 内存模型的总体设计
Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它管理的内存划分成若干个不同的数据区域
线程私有的：
- 程序计数器
- 虚拟机栈
- 本地方法栈
线程共享的：
- 堆
- 方法区 （JDK1.7及之前）
- 直接内存 （JDK1.7及之前）
- 元空间 （JDK1.8及之后）
其结构如下图所示：
2. 线程共享区（堆与方法区）的设计
堆是 JVM 内存中最大的一块内存空间，该内存被所有线程共享，几乎所有对象和数组都被分配到了堆内存中。堆被划分为新生代和老年代，新生代又被进一步划分为 Eden 和 Survivor 区，最后 Survivor 由 From Survivor 和 To Survivor 组成，新生代中的 Eden:From Survivor:To Survivor 的比例是 8:1:1。
2.1 新生代
新生带（年轻代）：新对象和没达到一定年龄的对象都在新生代
- Eden 区 ：
Java 新对象的出生地（如果新创建的对象占用内存很大，则直接分配到老 年代）。当 Eden 区内存不够的时候就会触发 MinorGC，对新生代区进行 一次垃圾回收。
- S1(ServivorFrom):
上一次 GC 的幸存者，作为这一次 GC 的被扫描者。 - S2(ServivorTo):
保留了一次 MinorGC 过程中的幸存者。
系统执行Minor GC时，将把 Eden 和 ServivorFrom 区域中存活的对象从Eden区和From区复制到另一个幸存者空间To区后并将原位置清空，然后交换From区和To区的标记，所以每次，总有一个幸存者空间总是空的
经过多次 GC 循环后（15），存活下来的对象被移动到老年代。通常，这是通过设置年轻一代对象的年龄阈值来实现的，然后他们才有资格提升到老一代。
2.2 老年代
主要存放应用程序中生命周期长的内存对象。
老年代的对象比较稳定，所以 MajorGC 不会频繁执行。在进行 MajorGC 前一般都先进行 了一次 MinorGC，使得有新生代的对象晋身入老年代，导致空间不够用时才触发。当无法找到足 够大的连续空间分配给新创建的较大对象时也会提前触发一次 MajorGC 进行垃圾回收腾出空间。
MajorGC 采用标记清除算法：首先扫描一次所有老年代，标记出存活的对象，然后回收没 有标记的对象。MajorGC 的耗时比较长，因为要扫描再回收。MajorGC 会产生内存碎片，为了减 少内存损耗，我们一般需要进行合并或者标记出来方便下次直接分配。当老年代也满了装不下的 时候，就会抛出 OOM（Out of Memory）异常。
2.3 方法区
方法区（Method Area）与 Java 堆一样，是所有线程共享的内存区域,用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等,虽然 Java 虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫 Non-Heap（非堆），目的应该是与 Java 堆区分开。
运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本/字段/方法/接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将类在加载后进入方法区的运行时常量池中存放。运行期间也可能将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用得比较多的是 String.intern()方法。受方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。
2.3.1 永久代
jdk1.6及之前方法区 是由永久代来实现的，以至于这个时期说方法区就是指永久代，永久代，运行时常量池（包括字符串常量池），静态变量存放在永久代上
jdk1.7 时期方法区在HotSpot中由永久代（类型信息、字段、方法、常量）和堆（字符串常量池、静态变量）共同实现
永久代(Permanent Generation), 用于存储被 JVM 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，HotSpot VM把GC分代收集扩展至方法区, 即使用Java 堆的永久代来实现方法区。
在 Java6 版本中，永久代在非堆内存区，静态变量存放在永久代上；
到了 Java7 版本，永久代的静态变量和运行时常量池被合并到了堆中，类型信息、字段、方法、常量则继续留在永久代；
而到了 Java8，永久代（方法区）被元空间取代了。 具体描述在下一节
2.3.2 元空间
jdk1.8及之后，取消永久代，类型信息、字段、方法、常量保存在本地内存的元空间，但字符串常量池、静态变量仍在堆中
why?
为永久代设置空间大小是很难确定的,且对永久代进行调优较困难
在某些场景下，如果动态加载类过多，容易产生 Perm 区的 OOM。如果某个实际 Web 工程中，因为功能点比较多，在运行过程中，要不断动态加载很多类，经常出现 OOM。而元空间和永久代最大的区别在于，元空间不在虚拟机中，而是使用本地内存，所以默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制
3.线程私有空间
3.1 程序计数器
存储指向下一条指令的地址，即将要执行的指令代码。
多线程在一个特定的时间段内只会执行其中某一个线程方法，CPU会不停的做任务切换，这样必然会导致经常中断或恢复。为了能够准确的记录各个线程正在执行的当前字节码指令地址，所以为每个线程都分配了一个PC寄存器，每个线程都独立计算，不会互相影响。
它是唯一一个在 JVM 规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域（因为太简单了
3.2 虚拟机栈
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（Stack Frame） 用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成 的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
栈帧（ Frame）是用来存储数据和部分过程结果的数据结构，同时也被用来处理动态链接 (Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派（ Dispatch Exception）。
栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成（抛出了在方法内未被捕获的异 常）都算作方法结束
3.3 本地方法区
本地方法栈则为 Native 方法服务，就是执行C语言代码的栈（因为JVM底层依赖C实现）
4. JVM 总详细内存图
PS.参考
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