JVM系列2-内存模型

栈和栈帧

上篇文章中类加载机制提到了java虚拟机栈以及栈帧. 每个栈帧对应一个被调用的方法，可以理解为一个方法的运行空间。

栈帧数据

每个栈帧中包括局部变量表(Local Variables)、操作数栈(Operand Stack)、指向运行时常量池的引用(A reference tothe run-time constant pool)、方法返回地址(Return Address)和附加信息。

• 局部变量表: 方法中定义的局部变量以及方法的参数存放在这张表中 局部变量表中的变量不可直接使用，如需要使用的话，必须通过相关指令将其加载至操作数栈中作为操作数使用。

• 操作数栈: 以压栈和出栈的方式存储操作数的

• 动态链接: 每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态 连接(Dynamic Linking)。

• 方法返回地址: 当一个方法开始执行后,只有两种方式可以退出，一种是遇到方法返回的字节码指令；一种是遇见异常，并且 这个异常没有在方法体内得到处理。

Java虚拟机栈

运行时数据区

上篇文章中我们了解到运行时数据区被划分为了5大块：方法区、堆、Java虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。那这些区域是否能相互引用呢？

栈指向堆

Object obj=new Object()，

方法区指向堆

private static Object obj=new Object();

堆指向方法区

方法区中会包含类的信息，堆中会有对象，所有堆也会指向方法区找到对应类的信息

Java对象内存布局

一个Java对象在内存中包括3个部分：对象头、实例数据和对齐填充

• 对象头

  1. Mark Word : 哈希码、分代年龄（垃圾回收时用来判断是否需要移动到老年代）、锁状态标志、持有锁的线程、偏向线程Id、偏向时间戳等

  2. Class Pointer : 指向对象对应的类的元数据在内存中的地址

  3. Length ：数组对象特有的，表示数组长度

• 实例数据
  包含了对象的所有成员变量，大小由各个变量决定

boolean	byte	short	char	int	float	long	double	refence
1字节	1字节	2字节	2字节	4字节	4字节	8字节	8字节	8字节

• 对齐填充
  保证对象的长度是8字节的倍数

内存模型

Java堆内存模型分为两个区域 一个是Old区（老年代），一个是Young区（新生代）。
Young区分为两大块，一个是Survivor区（存活区，大小为：S0+S1），一块是Eden区（伊甸区）。 初始比例为：Eden:S0:S1=8:1:1；S0和S1一样大，也可以叫From和To。

思考为什么要设计成这样

1. 假设只有一块内存区域，内存不足触发GC后 内存区域会存在许多不连续的碎片空间。继续分配对象的时候空间是足够的但是由于不连续导致分配失败。

2. 为了解决空间不连续的问题，将内存区域划分为老年代和新生代，垃圾回收的时候将新生代不连续的对象放入老年代，保证了新生代里面没有碎片空间。那什么时候数据才能放入老年代呢？这就要用到Java对象头里面的 分代年龄, 分代年龄达到15之后才放入老年代。但是只有一个新生代也会存在空间不连续的问题，导致发生GC的频率会变高，对象的分代年龄很快就会达到15而被放入老年代

3. 为了解决频繁GC 的问题, 将新生代里面的区域划分为 Eden区 和 Survivor区，由于大多数对象的生命周期都比较短，将Eden区对象放入Survivor区，保证了Eden区内存相对连续，而不会因为少量的存活对象产生空间碎片

4. 但是Survivor区 也会有空间碎片的问题，于是将 Survivor区划分为From 、To两块区域。在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。

老年代什么时候有数据

1. 分配的对象特别大 新生代发不下
   如果设置了 -XX:PretenureSizeThreshold 这个参数，那么如果你要创建的对象大于这个参数的值，比如分配一个超大的字节数组，此时就直接把这个大对象放入到老年代，不会经过新生代。
   这么做就可以避免大对象在新生代，屡次躲过GC，还得把他们来复制来复制去的，最后才进入老年代，这么大的对象来回复制，是很耗费时间的。

2. 新生代数据分代年龄达到15
   一次Minor GC后，对象年龄就会+1，达到阈值的对象就移动到老年代，其他存活下来的对象会继续保留在新生代中

3. 动态年龄判断
   根据对象年龄有另外一个策略也会让对象进入老年代，不用等待15次GC之后进入老年代，他的大致规则就是，假如当前放对象的Survivor，一批对象的总大小大于这块Survivor内存的50%，那么大于这批对象年龄的对象，就可以直接进入老年代了。

对象申请分配空间流程

垃圾回收类型

Minor GC	Major GC	Full GC
新生代垃圾回收	老年代垃圾回收	新生代 + 老年代垃圾回收

发生Old区的垃圾回收时都伴随着Minor GC，所有Major GC 也可以当作 Full GC

查看垃圾回收信息

使用jvisualvm查看,具体使用下篇文章介绍。