JVM内存模型
JVM 内存结构：
从jdk8开始，使用元空间替换永久代。Java的内存空间分为堆内存，方法区和栈内存。其中栈内存可以再细分为java虚拟机栈和本地方法栈,堆内存可以划分为新生代和老年代,新生代中还可以再次划分为Eden区、From Survivor区和To Survivor区。
其中一部分是线程共享的，包括 Java 堆和方法区；另一部分是线程私有的，包括虚拟机栈和本地方法栈，以及程序计数器这一小部分内存。
堆内存（Heap）
对于大多数应用来说，Java 堆（Java Heap）是Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。
此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
堆内存是所有线程共有的，可以分为两个部分：年轻代和老年代。
下图中的Perm代表的是永久代，但是注意永久代并不属于堆内存中的一部分，同时jdk1.8之后永久代已经被移除。
新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ( 该值可以通过参数 –XX:NewRatio 来指定 )
默认的，Eden : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空间大小，from = to = 1/10 的新生代空间大小。
方法区（Method Area）
方法区也称"永久代"，它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域。
在JDK8之前的HotSpot JVM，存放这些”永久的”的区域叫做“永久代(permanent generation)”。永久代是一片连续的堆空间，在JVM启动之前通过在命令行设置参数-XX:MaxPermSize来设定永久代最大可分配的内存空间，默认大小是64M（64位JVM默认是85M）。
随着JDK8的到来，JVM不再有 永久代(PermGen)。但类的元数据信息（metadata）还在，只不过不再是存储在连续的堆空间上，而是移动到叫做“Metaspace”的本地内存（Native memory。
方法区或永生代相关设置
- -XX:PermSize=64MB 最小尺寸，初始分配
- -XX:MaxPermSize=256MB 最大允许分配尺寸，按需分配
- XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled 设置垃圾不回收
- 默认大小
- -server选项下默认MaxPermSize为64m
- -client选项下默认MaxPermSize为32m
虚拟机栈(JVM Stack)
每当启动一个新线程时，Java虚拟机都会为它分配一个Java栈。Java栈以帧为单位保存线程的运行状态。虚拟机只会直接对Java栈执行两种操作：以帧为单位的压栈和出栈。
某个线程正在执行的方法被称为该线程的当前方法，当前方法使用的栈帧称为当前帧，当前方法所属的类称为当前类，当前类的常量池称为当前常量池。在线程执行一个方法时，它会跟踪当前类和当前常量池。此外，当虚拟机遇到栈内操作指令时，它对当前帧内数据执行操作。
每当线程调用一个Java方法时，虚拟机都会在该线程的Java栈中压入一个新帧。而这个新帧自然就成为了当前帧。在执行这个方法时，它使用这个帧来存储参数、局部变量、中间运算结果等数据。
Java方法可以以两种方式完成。一种通过return返回的，称为正常返回；一种是通过抛出异常而异常终止的。不管以哪种方式返回，虚拟机都会将当前帧弹出Java栈然后释放掉，这样上一个方法的帧就成为当前帧了。
Java帧上的所有数据都是此线程私有的。任何线程都不能访问另一个线程的栈数据，因此我们不需要考虑多线程情况下栈数据的访问同步问题。当一个线程调用一个方法时，方法的的局部变量保存在调用线程Java栈的帧中。只有一个线程能总是访问那些局部变量，即调用方法的线程。
本地方法栈(Native Stack)
本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。
程序计数器（PC Register）
程序计数器是用于标识当前线程执行的字节码文件的行号指示器。多线程情况下，每个线程都具有各自独立的程序计数器，所以该区域是非线程共享的内存区域。
当执行java方法时候，计数器中保存的是字节码文件的行号；当执行Native方法时，计数器的值为空。
直接内存
直接内存并不是虚拟机内存的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。jdk1.4中新加入的NIO，引入了通道与缓冲区的IO方式，它可以调用Native方法直接分配堆外内存，这个堆外内存就是本机内存，不会影响到堆内存的大小。
JVM内存参数设置
- -Xms设置堆的最小空间大小。
- -Xmx设置堆的最大空间大小。
- -Xmn:设置年轻代大小
- -XX:NewSize设置新生代最小空间大小。
- -XX:MaxNewSize设置新生代最大空间大小。
- -XX:PermSize设置永久代最小空间大小。
- -XX:MaxPermSize设置永久代最大空间大小。
- -Xss设置每个线程的堆栈大小
- -XX:+UseParallelGC:选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下,年轻代使用并发收集,而年老代仍旧使用串行收集。
- -XX:ParallelGCThreads=20:配置并行收集器的线程数,即:同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。
典型JVM参数配置参考:
- java-Xmx3550m-Xms3550m-Xmn2g-Xss128k
- -XX:ParallelGCThreads=20
- -XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:+UseParNewGC
-Xmx3550m:设置JVM最大可用内存为3550M。
-Xms3550m:设置JVM促使内存为3550m。此值可以设置与-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
-Xmn2g:设置年轻代大小为2G。整个堆大小=年轻代大小+年老代大小+持久代大小。持久代一般固定大小为64m,所以增大年轻代后,将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大,官方推荐配置为整个堆的3/8。
-Xss128k:设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M,以前每个线程堆栈大小为256K。更具应用的线程所需内存大 小进行调整。在相同物理内存下,减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的,不能无限生成,经验值在3000~5000 左右。
一，jdk8为什么需要使用From Survivor区和To Survivor区。
HotSpot JVM把年轻代分为了三部分：1个Eden区和2个Survivor区（分别叫from和to），默认比例为8：1。
按照规定,新对象会首先分配在 Eden 中(如果新对象过大，会直接分配在老年代中)。在GC中，Eden 中的对象会被移动到survivor中，直至对象满足一定的年纪(定义为熬过GC的次数),会被移动到老年代。
基于大多数新生对象都会在GC中被收回的假设。新生代的GC 使用复制算法。在GC前To survivor区保持清空,对象保存在 Eden 和 From survivor区中 ，GC运行时,Eden中的幸存对象被复制到 To survivor区。针对 From survivor区中的幸存对象，会考虑对象年龄,如果年龄没达到阀值(tenuring threshold)，对象会被复制到To survivor区。如果达到阀值对象被复制到老年代。复制阶段完成后，Eden 和From survivor区中只保存死对象，可以视为清空。如果在复制过程中To survivor区被填满了，剩余的对象会被复制到老年代中。最后 From survivor区和 Tosurvivor区会调换下名字，在下次GC时，To survivor区会成为From survivor区。这样可以避免太多的内存碎片产生。
二，jdk8为什么会用元空间代替永久代
现实中由于永久代内存经常不够用或发生内存泄露，爆出异常java.lang.OutOfMemoryError: PermGen
元空间的内存大小
元空间是方法区的在HotSpot jvm 中的实现，方法区主要用于存储类的信息、常量池、方法数据、方法代码等。方法区逻辑上属于堆的一部分，但是为了与堆进行区分，通常又叫“非堆”。
元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。，理论上取决于32位/64位系统可虚拟的内存大小。可见也不是无限制的，需要配置参数。
常用配置参数
1.MetaspaceSize
初始化的Metaspace大小，控制元空间发生GC的阈值。GC后，动态增加或降低MetaspaceSize。在默认情况下，这个值大小根据不同的平台在12M到20M浮动。使用Java -XX:+PrintFlagsInitial命令查看本机的初始化参数
2.MaxMetaspaceSize
限制Metaspace增长的上限，防止因为某些情况导致Metaspace无限的使用本地内存，影响到其他程序。在本机上该参数的默认值为4294967295B（大约4096MB）。
3.MinMetaspaceFreeRatio
当进行过Metaspace GC之后，会计算当前Metaspace的空闲空间比，如果空闲比小于这个参数（即实际非空闲占比过大，内存不够用），那么虚拟机将增长Metaspace的大小。默认值为40，也就是40%。设置该参数可以控制Metaspace的增长的速度，太小的值会导致Metaspace增长的缓慢，Metaspace的使用逐渐趋于饱和，可能会影响之后类的加载。而太大的值会导致Metaspace增长的过快，浪费内存。
4.MaxMetasaceFreeRatio
当进行过Metaspace GC之后， 会计算当前Metaspace的空闲空间比，如果空闲比大于这个参数，那么虚拟机会释放Metaspace的部分空间。默认值为70，也就是70%。
5.MaxMetaspaceExpansion
Metaspace增长时的最大幅度。在本机上该参数的默认值为5452592B（大约为5MB）。
6.MinMetaspaceExpansion
Metaspace增长时的最小幅度。在本机上该参数的默认值为340784B（大约330KB为）。
摘自：https://www.cnblogs.com/rinack/p/9888692.html
