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JVM specification對(duì)JVM內(nèi)存的描述

首先我們來(lái)了解JVM specification中的JVM整體架構(gòu)。如下圖：

 

     主要包括兩個(gè)子系統(tǒng)和兩個(gè)組件： Class loader(類裝載器) 子系統(tǒng)，Execution engine(執(zhí)行引擎) 子系統(tǒng)；Runtime data area (運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域)組件， Native interface(本地接口)組件。
     Class loader子系統(tǒng)的作用 ：根據(jù)給定的全限定名類名(如 java.lang.Object)來(lái)裝載class文件的內(nèi)容到 Runtime data area中的method area(方法區(qū)域)。Javsa程序員可以extends java.lang.ClassLoader類來(lái)寫(xiě)自己的Class loader。
      Execution engine子系統(tǒng)的作用 ：執(zhí)行classes中的指令。任何JVM specification實(shí)現(xiàn)(JDK)的核心是Execution engine， 換句話說(shuō)：Sun 的JDK 和IBM的JDK好壞主要取決于他們各自實(shí)現(xiàn)的Execution  engine的好壞。每個(gè)運(yùn)行中的線程都有一個(gè)Execution engine的實(shí)例。
     Native interface組件 ：與native libraries交互，是其它編程語(yǔ)言交互的接口。 
     Runtime data area 組件：這個(gè)組件就是JVM中的內(nèi)存

• 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)組件的詳解介紹：

    

Runtime data area 主要包括五個(gè)部分：Heap (堆), Method Area(方法區(qū)域), Java Stack(java的棧), Program Counter(程序計(jì)數(shù)器), Native method stack(本地方法棧)。Heap 和Method Area是被所有線程的共享使用的；而Java stack, Program counter 和Native method stack是以線程為粒度的，每個(gè)線程獨(dú)自擁有。

Heap
Java程序在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的所有類實(shí)或數(shù)組都放在同一個(gè)堆中。而一個(gè)Java虛擬實(shí)例中只存在一個(gè)堆空間，因此所有線程都將共享這個(gè)堆。每一個(gè)java程序獨(dú)占一個(gè)JVM實(shí)例，因而每個(gè)java程序都有它自己的堆空間，它們不會(huì)彼此干擾。但是同一java程序的多個(gè)線程都共享著同一個(gè)堆空間，就得考慮多線程訪問(wèn)對(duì)象（堆數(shù)據(jù)）的同步問(wèn)題。 （這里可能出現(xiàn)的異常java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space）

JVM堆一般又可以分為以下三部分：

Ø Perm

Perm代主要保存class,method,filed對(duì)象，這部門的空間一般不會(huì)溢出，除非一次性加載了很多的類，不過(guò)在涉及到熱部署的應(yīng)用服務(wù)器的時(shí)候，有時(shí)候會(huì)遇到java.lang.OutOfMemoryError : PermGen space 的錯(cuò)誤，造成這個(gè)錯(cuò)誤的很大原因就有可能是每次都重新部署，但是重新部署后，類的class沒(méi)有被卸載掉，這樣就造成了大量的class對(duì)象保存在了perm中，這種情況下，一般重新啟動(dòng)應(yīng)用服務(wù)器可以解決問(wèn)題。

Ø Tenured

Tenured區(qū)主要保存生命周期長(zhǎng)的對(duì)象，一般是一些老的對(duì)象，當(dāng)一些對(duì)象在Young復(fù)制轉(zhuǎn)移一定的次數(shù)以后，對(duì)象就會(huì)被轉(zhuǎn)移到Tenured區(qū)，一般如果系統(tǒng)中用了application級(jí)別的緩存，緩存中的對(duì)象往往會(huì)被轉(zhuǎn)移到這一區(qū)間。

Ø Young

Young區(qū)被劃分為三部分，Eden區(qū)和兩個(gè)大小嚴(yán)格相同的Survivor區(qū)，其中Survivor區(qū)間中，某一時(shí)刻只有其中一個(gè)是被使用的，另外一個(gè)留做垃圾收集時(shí)復(fù)制對(duì)象用，在Young區(qū)間變滿的時(shí)候，minor GC就會(huì)將存活的對(duì)象移到空閑的Survivor區(qū)間中，根據(jù)JVM的策略，在經(jīng)過(guò)幾次垃圾收集后，任然存活于Survivor的對(duì)象將被移動(dòng)到Tenured區(qū)間。

Method area
在Java虛擬機(jī)中，被裝載的class的信息存儲(chǔ)在Method area的內(nèi)存中。當(dāng)虛擬機(jī)裝載某個(gè)類型時(shí)，它使用類裝載器定位相應(yīng)的class文件，然后讀入這個(gè)class文件內(nèi)容并把它傳輸?shù)教摂M機(jī)中。緊接著虛擬機(jī)提取其中的類型信息，并將這些信息存儲(chǔ)到方法區(qū)。該類型中的類（靜態(tài)）變量同樣也存儲(chǔ)在方法區(qū)中。與Heap 一樣，method area是多線程共享的，因此要考慮多線程訪問(wèn)的同步問(wèn)題。比如，假設(shè)同時(shí)兩個(gè)線程都企圖訪問(wèn)一個(gè)名為L(zhǎng)ava的類，而這個(gè)類還沒(méi)有內(nèi)裝載入虛擬機(jī)，那么，這時(shí)應(yīng)該只有一個(gè)線程去裝載它，而另一個(gè)線程則只能等待。 （這里可能出現(xiàn)的異常java.lang.OutOfMemoryError: PermGen full）

Java stack
       Java stack以幀為單位保存線程的運(yùn)行狀態(tài)。虛擬機(jī)只會(huì)直接對(duì)Java stack執(zhí)行兩種操作：以幀為單位的壓棧或出棧。每當(dāng)線程調(diào)用一個(gè)方法的時(shí)候，就對(duì)當(dāng)前狀態(tài)作為一個(gè)幀保存到java stack中(壓棧)；當(dāng)一個(gè)方法調(diào)用返回時(shí)，從java stack彈出一個(gè)幀(出棧)。棧的大小是有一定的限制，這個(gè)可能出現(xiàn)StackOverFlow問(wèn)題。 下面的程序可以說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。

 

public class TestStackOverFlow {

     public static void main(String[] args) {

            Recursive r = new Recursive();

            r.doit(10000);

            // Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

     }

}

class Recursive {

     public int doit(int t) {

            if (t <= 1) {

                    return 1;

            }

            return t + doit(t - 1);

     }

}

 

Program counter
每個(gè)運(yùn)行中的Java程序，每一個(gè)線程都有它自己的PC寄存器，也是該線程啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建的。PC寄存器的內(nèi)容總是指向下一條將被執(zhí)行指令的餓“地址”，這里的“地址”可以是一個(gè)本地指針，也可以是在方法區(qū)中相對(duì)應(yīng)于該方法起始指令的偏移量。

Native method stack
對(duì)于一個(gè)運(yùn)行中的Java程序而言，它還能會(huì)用到一些跟本地方法相關(guān)的數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)某個(gè)線程調(diào)用一個(gè)本地方法時(shí)，它就進(jìn)入了一個(gè)全新的并且不再受虛擬機(jī)限制的世界。本地方法可以通過(guò)本地方法接口來(lái)訪問(wèn)虛擬機(jī)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，不止與此，它還可以做任何它想做的事情。比如，可以調(diào)用寄存器，或在操作系統(tǒng)中分配內(nèi)存等。總之，本地方法具有和JVM相同的能力和權(quán)限。 (這里出現(xiàn)JVM無(wú)法控制的內(nèi)存溢出問(wèn)題native heap OutOfMemory )