JVM基础概念总结

JVM内存即运行时数据区，分为堆（heap）、方法区、栈、本地方法栈、程序计数器。

其中，堆和方法区是线程共享的，栈、本地方法栈和程序计数器是每个线程私有的。

1. 本地方法栈
   提供虚拟机使用到的本地Native方法服务。

2. 程序计数器
          程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。每个线程都需要有一个独立的程序计数器，并且不能互相被干扰，字节码解释器选取下一条指令，分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复都需要依赖它，我们称这类内存区域为线程私有内存。

3. 栈
          每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量，操作数栈，动态链接，方法出口等信息，每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
   
          如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将会抛出stackoverflowError；如果虚拟机可以动态扩展，但是无法申请到足够的内存时，就会抛出outOfMemoryError异常。

4. 方法区
   方法区也称“永久代”，主要为java 常量池：静态常量池 和运行时常量池 。

   • 静态常量池
     即*.class文件中的常量池。class文件中的常量池不仅仅包含字符串(数字)字面量，还包含类、方法的信息，它们占用class文件绝大部分空间。

   • 运行时常量池
     则是jvm虚拟机在完成类装载操作后，将class文件中的常量池载入到内存中，并保存在方法区 中，我们常说的常量池，就是指方法区中的运行时常量池。
     运行时常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量、符号引用，String字符串、final变量值、类和结构的完全限定名，方法的名称和描述符，字段的名称和描述符，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。它们以数组形式通过索引被访问，是外部调用与类联系及类型对象化的桥梁.
     在运行时，JVM从常量池中获得符号引用，然后在运行时解析成引用项的实际地址，最后通过常量池中的全限定名、方法和字段描述符，把当前类或接口中的代码与其它类或接口中的代码联系起来。
     运行时常量池中的常量，基本来源于各个class文件中的常量池。
     程序运行时，除非手动向常量池中添加常量(比如调用intern方法)，否则jvm不会自动添加常量到常量池。

        运行时常量池除了存放编译期产生的Class文件的常量外，还可存放在程序运行期间生成的新常量，比较常见增加新常量方法有String类的internd()方法。String.intern()是一个Native方法，它的作用是：如果运行时常量池中已经包含一个等于此String对象内容的字符串，则返回常量池中该字符串的引用；如果没有，则在常量池中创建与此String内容相同的字符串，并返回常量池中创建的字符串的引用。不过JDK7的intern()方法的实现有所不同，当常量池中没有该字符串时，不再是在常量池中创建与此String内容相同的字符串，而改为在常量池中记录堆中首次出现的该字符串的引用，并返回该引用。

       由于运行时常量池在方法区中，我们可以通过jvm参数：-XX:PermSize、-XX:MaxPermSize来设置方法区大小，从而间接限制常量池大小。
       在jdk8中，移除了方法区，转而用Metaspace区域替代，所以我们需要使用新的jvm参数：-XX:MaxMetaspaceSize

       但是，JDK1.7之前运行时常量池是方法区的一部分，JDK1.7及之后版本已经将运行时常量池从方法区中移了出来，在堆（Heap）中开辟了一块区域存放运行时常量池。

• PermGen（永久代）

绝大部分 Java 程序员应该都见过 “java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space “这个异常。这里的 “PermGen space”其实指的就是方法区。不过方法区和“PermGen space”又有着本质的区别。前者是 JVM 的规范，而后者则是 JVM 规范的一种实现，并且只有 HotSpot 才有 “PermGen space”，而对于其他类型的虚拟机，如 JRockit（Oracle）、J9（IBM） 并没有“PermGen space”。由于方法区主要存储类的相关信息，所以对于动态生成类的情况比较容易出现永久代的内存溢出。

• Metaspace（元空间）

其实，移除永久代的工作从JDK1.7就开始了。JDK1.7中，存储在永久代的部分数据就已经转移到了Java Heap或者是 Native Heap。但永久代仍存在于JDK1.7中，并没完全移除，譬如符号引用(Symbols)转移到了native heap；字面量(interned strings)转移到了java heap；类的静态变量(class statics)转移到了java heap。

元空间的好处总结：

• 字符串存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出。
• 类及方法的信息等比较难确定其大小，因此对于永久代的大小指定比较困难，太小容易出现永久代溢出，太大则容易导致老年代溢出。
• 永久代会为 GC 带来不必要的复杂度，并且回收效率偏低。

6. 堆