JVM內存管理及垃圾回收

轉載出處：（http://blog.csdn.net/zhangerqing）

Java虛擬機會將內存分爲幾個不一樣的管理區，這些區域各自有各自的用途，根據不一樣的特色，承擔不一樣的任務以及在垃圾回收時運用不一樣的算法。整體分爲下面幾個部分：

程序計數器（Program Counter Register）、JVM虛擬機棧（JVM Stacks）、本地方法棧（Native Method Stacks）、堆（Heap）、方法區（Method Area）

 

一、程序計數器（Program Counter Register）

這是一塊比較小的內存，不在Ram上，而是直接劃分在CPU上的，程序員沒法直接操做它，它的做用是：JVM在解釋字節碼文件（.class）時，存儲當前線程所執行的字節碼的行號，只是一種概念模型，各類JVM所採用的方式不一樣，字節碼解釋器工做時，就是經過改變程序計數器的值來選取下一條要執行的指令，分支、循環、跳轉、等基礎功能都是依賴此技術區完成的。還有一種狀況，就是咱們常說的Java多線程方面的，多線程就是經過現程輪流切換而達到的，同一時刻，一個內核只能執行一個指令，因此，對於每個程序來講，必須有一個計數器來記錄程序的執行進度，這樣，當現程恢復執行的時候，才能從正確的地方開始，因此，每一個線程都必須有一個獨立的程序計數器，這類計數器爲線程私有的內存。若是一個線程正在執行一個Java方法，則計數器記錄的是字節碼的指令的地址，若是執行的一個Native方法，則計數器的記錄爲空，此內存區是惟一一個在Java規範中沒有任何OutOfMemoryError狀況的區域。

二、JVM虛擬機棧（JVM Stacks）

JVM虛擬機棧就是咱們常說的堆棧的棧（咱們經常把內存粗略分爲堆和棧），和程序計數器同樣，也是線程私有的，生命週期和線程同樣，每一個方法被執行的時候會產生一個棧幀，用於存儲局部變量表、動態連接、操做數、方法出口等信息。方法的執行過程就是棧幀在JVM中出棧和入棧的過程。局部變量表中存放的是各類基本數據類型，如boolean、byte、char、等8種，及引用類型（存放的是指向各個對象的內存地址），所以，它有一個特色：內存空間能夠在編譯期間就肯定，運行期不在改變。這個內存區域會有兩種可能的Java異常：StackOverFlowError和OutOfMemoryError。

三、本地方法棧（Native Method Stacks）

從名字便可看出，本地方法棧就是用來處理Java中的本地方法的，Java類的祖先類Object中有衆多Native方法，如hashCode()、wait()等，他們的執行不少時候是藉助於操做系統，可是JVM須要對他們作一些規範，來處理他們的執行過程。此區域，能夠有不一樣的實現方法，向咱們經常使用的Sun的JVM就是本地方法棧和JVM虛擬機棧是同一個。

四、堆（Heap）

堆內存是內存中最重要的一塊，也是最有必要進行深究的一部分。由於Java性能的優化，主要就是針對這部份內存的。全部的對象實例及數組都是在堆上面分配的（隨着JIT技術的逐漸成熟，這句話視乎有些絕對，不過至少目前還基本是這樣的），可經過-Xmx和-Xms來控制堆的大小。JIT技術的發展產生了新的技術，如棧上分配和標量替換，也許在不久的幾年裏，即時編譯會誕生及成熟，那個時候，「全部的對象實例及數組都是在堆上面分配的」這句話就應該稍微改改了。堆內存是垃圾回收的主要區域，因此在下文垃圾回收板塊會重點介紹，此處只作概念方面的解釋。在32位系統上最大爲2G，64位系統上無限制。可經過-Xms和-Xmx控制，-Xms爲JVM啓動時申請的最小Heap內存，-Xmx爲JVM可申請的最大Heap內存。

五、方法區（Method Area）

 方法區是全部線程共享的內存區域，用於存儲已經被JVM加載的類信息、常量、靜態變量等數據，通常來講，方法區屬於持久代（關於持久代，會在GC部分詳細介紹，除了持久代，還有新生代和舊生代），也難怪Java規範將方法區描述爲堆的一個邏輯部分，可是它不是堆。方法區的垃圾回收比較棘手，就算是Sun的HotSpot VM在這方面也沒有作得多麼完美。此處引入方法區中一個重要的概念：運行時常量池。主要用於存放在編譯過程當中產生的字面量（字面量簡單理解就是常量）和引用。通常狀況，常量的內存分配在編譯期間就能肯定，但不必定全是，有一些可能就是運行時也可將常量放入常量池中，如String類中有個Native方法intern()<關於intern()的詳細說明，請看另外一篇文章：http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/8093919>

此處補充一個在JVM內存管理以外的一個內存區：直接內存。在JDK1.4中新加入類NIO類，引入了一種基於通道與緩衝區的I/O方式，它可使用Native函數庫直接分配堆外內存，即咱們所說的直接內存，這樣在某些場景中會提升程序的性能。