JVM内存架构简述

运行时数据区

运行时数据区绝对是JVM重中之重，因为业务中常用的内存调优就是在这个部分进行的 首先复习一下jvm的组成部分，中间这一块就是运行时数据区了， 数据区广义上可以分成两部分，堆和栈，其中栈是不会产生垃圾的，广义的堆包括方法区和堆，其中堆是gc所在的位置。之前的文章已经写过几篇类加载器的内容了，这一篇解释，当类以内存的形式加载进jvm后，是怎么被使用的。

栈

程序计数器: Program Counter Register

程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间,它可以看作是当前线程所执 行的字节码的行号指示器 。在Java虚拟机的概念模型里， 字节码解释器工作时就是通过改变这 个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令,它是程序控制流的指示器， 分支 、循环 、 跳转 、 异常处理 、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换 、分配处理器执行时间的方式来实现的， 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 。因此,为了线程切换后能恢复到正确的执行位置， 每条线程都需要有一个独立的程序计数器， 各条线程之间计数器互不影响， 独立存储， 我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。

如果线程正在执行的是一个Java方法， 这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是本地(Native)方法， 这个计数器值则应为空(Undefined)。此内存区 域是唯一一个在《Java虚拟机规范》 中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

Java栈 也叫虚拟机栈

在这里插入图片描述

栈是我们最常用的内存区域。它主要用来存放基本类型变量，局部变量以及对象的引用。在每个方法执行的时候，都会创建一个个的栈帧，用于保存局部变量表，操作数栈，动态链接等信息。每次方法的调用都会对应着一个栈帧。我们写程序的时候，总是以main为入口，相当于每次把main压倒栈底，如果有调用到其他方法再压入栈中，等最后一个方法执行完，结果再一层一层返回上去，写递归程序的时候就对这个能有比较深入的感觉。栈也不能无限深，写一个没有跳出判断的递归函数就会得到StackOverflowError异常。

本地方法栈

JVM 中的栈包括 Java 虚拟机栈和本地方法栈，两者的区别就是，Java 虚拟机栈为 JVM 执行 Java 方法服务，本地方法栈则为 JVM 使用到的 Native 方法服务。

堆

这里就是会发生内存溢出OOM(Out Of Memory)的位置

堆

堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块存储区域。堆内存被所有线程共享。主要存放使用new关键字创建的对象。所有对象实例以及数组都要在堆上分配。垃圾收集器就是根据GC算法，收集堆上对象所占用的内存空间（收集的是对象占用的空间而不是对象本身）。因为不同版本的JVM堆堆中各个时段状态有不同定义，这里不做深究，后续会有文章专门写这块内容

方法区

《Java虚拟机规范》中明确说明:"尽管所有的方法区在逻辑上是属于堆的一部分，但一些简单的实现可能不会选择去进行垃圾收集或者进行压缩。”但对于HotSpotJVM而言，方法区还有一个别名叫做Non-Heap(非堆)，目的就是要和堆分开。所以，方法区看作是一块独立于Java堆的内存空间。——也就是实际上它是和堆有所区别的，不要混淆。

方法区(Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域。它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。方法区在JVM启动的时候被创建,并且它的实际的物理内存空间中和Java堆区一样都可以是不连续的。方法区的大小，跟堆空间一样，可以选择固定大小或者可扩展。方法区的大小决定了系统可以保存多少个类，如果系统定义了太多的类，导致方法区溢出，虚拟机同样会抛出内存溢出错误: 下述 场景就会导致这个异常

加载大量的第三方的Jar包 Tomcat部署的工程太多 大量动态的生成反射类

关闭JVM就会释放这个区域的内存。设置方法区大小jdk7及以前:

-XX:PermSize来设置永久代初始分配空间。默认值是20.75M -XX:MaxPermSize来设定永久代最大可分配空间。32位机器默认是64M，64位机器模式是82M 当JV8M加载的类信息容量超过了这个值，会报异常outOfMemoryError:PermGen space。

jdk8及以后：

元数据区大小可以使用参数-XX:Metaspacesize和-XX:MaxMetaspaceSize指定，替代上述原有的两个参数。默认值依赖于平台。windows下，-XX:MetaspaceSize是21M，-XX:MaxMetaspacesize 的值是-1，即没有限制。

与永久代不同，如果不指定大小，默认情况下，虚拟机会耗尽所有的可用系统内存。如果元数据区发生溢出，虚拟机一样会抛出异常outOfMemoryError: Metaspace -XX:MetaspaceSize:设置初始的元空间大小。对于一个64位的服务器端JVM来说，其默认的-XX:Metaspacesize值为21MB。这就是初始的高水位线，一旦触及这个水位线，Full GC将会被触发并卸载没用的类（即这些类对应的类加载器不再存活）,然后这个高水位线将会重置。新的高水位线的值取决于Gc后释放了多少元空间。如果释放的空间不足，那么在不超过MaxMetaspacesize时，适当提高该值。如果释放空间过多，则适当降低该值。如果初始化的高水位线设置过低，上述高水位线调整情况会发生很多次。通过垃圾回收器的日志可以观察到Full GC多次调用。为了避免频繁地GC ，建议将-XX:Metaspacesize设置为一个相对较高的值。

参考资料：———————————————— 《深入理解Java虚拟机》第三版 https://blog.csdn.net/m0_49760452/article/details/124252339 https://blog.csdn.net/qyj19920704/article/details/123849644