JVM内存管理及垃圾回收

转载出处：（http://blog.csdn.net/zhangerqing）

Java虚拟机会将内存分为几个不一样的管理区，这些区域各自有各自的用途，根据不一样的特色，承担不一样的任务以及在垃圾回收时运用不一样的算法。整体分为下面几个部分：

程序计数器（Program Counter Register）、JVM虚拟机栈（JVM Stacks）、本地方法栈（Native Method Stacks）、堆（Heap）、方法区（Method Area）

 

一、程序计数器（Program Counter Register）

这是一块比较小的内存，不在Ram上，而是直接划分在CPU上的，程序员没法直接操做它，它的做用是：JVM在解释字节码文件（.class）时，存储当前线程所执行的字节码的行号，只是一种概念模型，各类JVM所采用的方式不一样，字节码解释器工做时，就是经过改变程序计数器的值来选取下一条要执行的指令，分支、循环、跳转、等基础功能都是依赖此技术区完成的。还有一种状况，就是咱们常说的Java多线程方面的，多线程就是经过现程轮流切换而达到的，同一时刻，一个内核只能执行一个指令，因此，对于每个程序来讲，必须有一个计数器来记录程序的执行进度，这样，当现程恢复执行的时候，才能从正确的地方开始，因此，每一个线程都必须有一个独立的程序计数器，这类计数器为线程私有的内存。若是一个线程正在执行一个Java方法，则计数器记录的是字节码的指令的地址，若是执行的一个Native方法，则计数器的记录为空，此内存区是惟一一个在Java规范中没有任何OutOfMemoryError状况的区域。

二、JVM虚拟机栈（JVM Stacks）

JVM虚拟机栈就是咱们常说的堆栈的栈（咱们经常把内存粗略分为堆和栈），和程序计数器同样，也是线程私有的，生命周期和线程同样，每一个方法被执行的时候会产生一个栈帧，用于存储局部变量表、动态连接、操做数、方法出口等信息。方法的执行过程就是栈帧在JVM中出栈和入栈的过程。局部变量表中存放的是各类基本数据类型，如boolean、byte、char、等8种，及引用类型（存放的是指向各个对象的内存地址），所以，它有一个特色：内存空间能够在编译期间就肯定，运行期不在改变。这个内存区域会有两种可能的Java异常：StackOverFlowError和OutOfMemoryError。

三、本地方法栈（Native Method Stacks）

从名字便可看出，本地方法栈就是用来处理Java中的本地方法的，Java类的祖先类Object中有众多Native方法，如hashCode()、wait()等，他们的执行不少时候是借助于操做系统，可是JVM须要对他们作一些规范，来处理他们的执行过程。此区域，能够有不一样的实现方法，向咱们经常使用的Sun的JVM就是本地方法栈和JVM虚拟机栈是同一个。

四、堆（Heap）

堆内存是内存中最重要的一块，也是最有必要进行深究的一部分。由于Java性能的优化，主要就是针对这部份内存的。全部的对象实例及数组都是在堆上面分配的（随着JIT技术的逐渐成熟，这句话视乎有些绝对，不过至少目前还基本是这样的），可经过-Xmx和-Xms来控制堆的大小。JIT技术的发展产生了新的技术，如栈上分配和标量替换，也许在不久的几年里，即时编译会诞生及成熟，那个时候，“全部的对象实例及数组都是在堆上面分配的”这句话就应该稍微改改了。堆内存是垃圾回收的主要区域，因此在下文垃圾回收板块会重点介绍，此处只作概念方面的解释。在32位系统上最大为2G，64位系统上无限制。可经过-Xms和-Xmx控制，-Xms为JVM启动时申请的最小Heap内存，-Xmx为JVM可申请的最大Heap内存。

五、方法区（Method Area）

 方法区是全部线程共享的内存区域，用于存储已经被JVM加载的类信息、常量、静态变量等数据，通常来讲，方法区属于持久代（关于持久代，会在GC部分详细介绍，除了持久代，还有新生代和旧生代），也难怪Java规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分，可是它不是堆。方法区的垃圾回收比较棘手，就算是Sun的HotSpot VM在这方面也没有作得多么完美。此处引入方法区中一个重要的概念：运行时常量池。主要用于存放在编译过程当中产生的字面量（字面量简单理解就是常量）和引用。通常状况，常量的内存分配在编译期间就能肯定，但不必定全是，有一些可能就是运行时也可将常量放入常量池中，如String类中有个Native方法intern()<关于intern()的详细说明，请看另外一篇文章：http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/8093919>

此处补充一个在JVM内存管理以外的一个内存区：直接内存。在JDK1.4中新加入类NIO类，引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可使用Native函数库直接分配堆外内存，即咱们所说的直接内存，这样在某些场景中会提升程序的性能。