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本文集体博客地址：JVM 运行时数据区 (leafage.top)
JVM 的运行时数据辨别为：
- 程序计数器；
- 虚拟机栈；
- 本地办法栈；
- 堆；
- 办法区；
其中 <mark> 堆、办法区是线程共享 </mark> 的，<mark> 程序计数器、虚拟机栈、本地办法栈是线程隔离 </mark> 的，构造图示如下：
1. 程序计数器：
Java 虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、调配处理器执行工夫的形式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。
为了线程切换后能复原到正确的执行地位，每条线程都须要有一个独立的程序计数器，能够看作是以后线程所执行的字节码的行号指示器（存储指向下一条指令的地址），行将要执行的指令代码，各条线程之间计数器互不影响，独立存储。
通过 idea 的 debug 模式能够看到具体的信息：
其特点是：
- 程序计数器是一块较小的内存空间，线程公有的；
- 记录非本地办法执行时的字节码指令地址，如果是本地办法，值为 undefined；
- 惟一一个在《Java 虚拟机标准》中没有规定任何 OutOfMemoryError 状况的区域；
2. 虚拟机栈：
虚拟机栈形容的是 Java 办法执行的线程内存模型：每一个 Java 虚拟机线程创立的同时会创立一个单独的虚拟机栈，其外部保留一个个栈帧（Stack Frame）对应着一次次办法调用。
栈帧：
线程执行办法的内容保留在栈帧中，每一个办法都有本人的栈帧，而对于多层嵌套调用的办法，是依据办法的调用链，向栈中设置栈帧的（栈的操作都是先入，后出），示例如下所示：
同样，通过代码 debug 能够看到其成果：
每个栈帧（Stack Frame）中存储着：
- 局部变量表（Local Variables）；
- 操作数栈（Operand Stack）；
- 动静链接（Dynamic Linking）：指向运行时常量池的办法援用；
- 办法返回地址（Return Address）：办法失常退出或异样退出的地址 一些附加信息；
- 附加信息
栈帧构造示例图如下所示：
3. 本地办法栈：
什么是本地办法？
答： 由其它语言编写的，编译成和处理器相干的机器代码。
本地办法保留在动态链接库中，即.dll(Windows 零碎) 文件中，格局是各个平台专有的（Java 是平台无关的，然而本地办法不是，这也是为什么 JDK 分 Linux、Windows、MacOS 版本）
为什么要应用本地办法？
答： 应用本地办法的起因有以下几点：
- 与 Java 环境外交互：有时 Java 利用须要与 Java 里面的环境交互；
- 与操作系统交互：JVM 反对 Java 语言自身和运行时库，然而有时仍须要依赖一些底层零碎的反对。通过本地办法，咱们能够实现用 Java 与实现了 jre 的底层零碎交互，JVM 的一些局部就是 C 语言写的。
- Sun‘s Java：Sun 的解释器就是 C 实现的，这使得它能像一些一般的 C 一样与内部交互。比方：类 java.lang.Thread 的 setPriority() 的办法是用 Java 实现的，但它实现调用的是该类的本地办法 setPrioruty()，该办法是 C 实现的，并被植入 JVM 外部。
本地办法栈的特点：
-
线程公有，容许线程固定或者可动静扩大的内存大小（同虚拟机栈一样）：
- 如果线程申请的栈深度大于虚拟机所容许的深度，将抛出 StackOverflowError 异样；
- 如果 Java 虚拟机栈容量能够动静扩大（HotSpot 虚拟机的栈容量是不能够动静扩大的），当栈扩大时无奈申请到足够的内存会抛出 OutOfMemoryError 异样；
- 通过本地办法接口来拜访虚拟机外部的运行时数据区；
- 并不是所有 JVM 都反对本地办法。因为《Java 虚拟机标准》并没有明确要求本地办法栈的应用语言、具体实现形式、数据结构等；
- HotSpot 虚拟机中，虚拟机栈和本地办法栈合二为一；
4. 堆：
对于大多数利用，Java 堆是 Java 虚拟机治理的内存中最大的一块，被所有线程共享。此内存区域的惟一目标就是寄存对象实例，简直所有的对象实例以及数据都在这里分配内存。
为了进行高效的垃圾回收，虚拟机把堆内存逻辑上划分成三块区域，目标只是为了更好地回收内存，或者更快地分配内存。
老年代的内存大小和年老代的大小默认比例为 2：1，老年代默认的最小值为：<mark> 操作系统运行内存 /64，默认最大内存：操作系统运行内存 /4</mark>；
这个咱们能够通过代码，来看一看是否和形容的统一：
public class HeapMemory {public static void main(String[] args) {
// 返回 JVM 堆大小
long initalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
// 返回 JVM 堆的最大内存
long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
System.out.println("-Xms :" + initalMemory + "M");
System.out.println("-Xmx :" + maxMemory + "M");
System.out.println("零碎内存大小：" + initalMemory * 64 / 1024 + "G");
System.out.println("零碎内存大小：" + maxMemory * 4 / 1024 + "G");
}
}运行后果如下：
D:\env\jdk11\bin\java.exe ...
-Xms : 250M
-Xmx : 3996M
零碎内存大小：15G
零碎内存大小：15G说到堆，那就离不开一个重要的概念，<mark> 垃圾回收 </mark>，JVM 垃圾回收针对不同的分代年龄，有不同的执行策略或算法。
什么是 Minor GC、Major GC、Mixed GC、Full GC？
答： 在进行 GC 时，并非每次都对堆内存（新生代、老年代；办法区）区域一起回收的，大部分时候回收的都是指新生代。
针对 HotSpot VM 的实现，它外面的 GC 依照回收区域又分为两大类：
-
局部收集：不是残缺收集整个 Java 堆的垃圾收集。其中又分为：
- 新生代收集（Minor GC）：只是新生代的垃圾收集；
- 老年代收集（Major GC）：只是老年代的垃圾收集；
- 混合收集（Mixed GC）：收集整个新生代以及局部老年代的垃圾收集（目前只有 G1 GC 会有这种行为）；
- 整堆收集（Full GC）：收集整个 Java 堆和办法区的垃圾；
5. 办法区：
办法区存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、动态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据；
很多人都更违心把办法区称说为“永恒代”（PermanentGeneration），或将两者一概而论。实质上这两者并不是等价的，因为仅仅是过后的 HotSpot 虚拟机设计团队抉择把收集器的分代设计扩大至办法区，或者说应用永恒代来实现办法区而已，这样使得 HotSpot 的垃圾收集器可能像治理 Java 堆一样治理这部分内存，省去专门为办法区编写内存治理代码的工作。
办法区随着 JDK 的倒退，进行了几次大的变更，最重要的变更产生在 JDK6、JDK7、JDK8，其变动为：
- JDK6 –> JDK7: 将字符串常量池，动态变量移出老年代，放到堆中；
- JDK7 –> JDK8: 将老年代废除，应用元空间实现，同时将数据存储变更为应用物理内存，不在占用 JVM 内存空间；
变更示例如下图所示：
为什么要替换永恒代，应用元空间？
答： 起因有以下几点：
-
为永恒代设置空间大小是很难确定的；
在某些场景下，如果动静加载类过多，容易产生 Perm 区的 OOM。如果某个理论 Web 工程中，因为性能点比拟多，在运行过程中，要一直动静加载很多类，经常出现 OOM。而元空间和永恒代最大的区别在于，元空间不在虚拟机中，而是应用本地内存，所以默认状况下，元空间的大小仅受本地内存限度
- 对永恒代进行调优较艰难；
