三: JVM的内存模型

jdk1.8的内存模型主要分为java虚拟机数据区 和 本地内存两大块
java虚拟机数据区包括:

程序计数器
本地方法栈
堆
java虚拟机栈

本地内存包括:

元数据区
直接内存

3.1 内存模型概览

3.2 各个区域介绍

3.2.1 程序计数器

程序计数器可以看作当前线程所执行的字节码的行号指示器。如果线程执行的是Java方法那么这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令地址。如果执行的是Native方法，这个计数器为空。（该内存区是唯一没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域）

3.2.3 本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈作用相似，它们之间的区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。与虚拟机栈一样本地方法也会抛出StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常。

3.3.3 java堆

Java堆通常是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被锁有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。这块区域唯一的目的就是存放对象实例，几乎所有对象实例都在该区域分配内存。（JIT编译器的发展和逃逸分析技术的成熟，栈上分配和标量替换等技术使其不那么绝对。）
Java堆时垃圾收集器管理的主要区域（GC堆），从内存回收的角度（收集器一般采用分代收集算法），Java堆还可以细分为：新生代和老年代。新生代再细分有：Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。
根据虚拟机规范，Java堆可以处于物理上的不连续内存中，只要逻辑上是连续即可。其大小可以通过-Xmx和-Xms控制。如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法扩展时会抛出OutOfMemoryError异常。
需要注意的是在JDK1.7后，字符串常量池从永久代中剥离出来，存放在堆中。

3.3.4 java虚拟机栈

Java虚拟机栈跟程序计数器一样是线程私有的，它的生命周期和线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用到执行完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
在虚拟机规范中，这个区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常，如果虚拟机扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

3.3.5 元数据区

在JDK1.8中元空间区取代了永久代，永久代原本主要存放Class和Meta的信息。而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。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。

3.3.6 直接内存

直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。在Nio中，它可以使用Native函数直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。（可以提高性能，因为避免了Java堆和Native堆中来回赋值数据。）该区域不受堆大小限制但是会受到本机总内存（RAM或SWAP）大小等限制。如果忽略这点将堆大小设置过大使得各个内存区域大小总和大于物理内存，它会在动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。

3.4 jdk8的堆内存模型

jdk8的堆内存模型

jdk8的堆内存模型由年轻代+老年代组成
年轻代: Eden + 2*Survivor
老年代: OldGen
在jdk1.8中变化最大的Perm区，用Metaspace（元数据空间）进行了替换。需要特别说明的是：Metaspace所占用的内存空间不是在虚拟机内部，而是在本地内存空间中

3.5 jstat命令查看堆内存使用情况

3.5.1 查看class加载统计

jstat -class 进程id

Loaded: 加载class数量
Bytes: 加载所用空间大小
Unloaded: 未加载数量
Bytes: 未加载空间大小
Time: 加载时间

3.5.2 查看编译统计

jstat -compiler 继承id

Compiled: 编译数量
Failed: 失败数量
Invalid: 不可用数量
Time: 编译花费时间
FailedType: 失败类型
FailedMethod: 失败方法

3.5.3 垃圾回收统计

jstat -gc 进程id

S0C：第一个Survivor区的大小（KB）
S1C：第二个Survivor区的大小（KB）
S0U：第一个Survivor区的使用大小（KB）
S1U：第二个Survivor区的使用大小（KB）
EC：Eden区的大小（KB）
EU：Eden区的使用大小（KB）
OC：Old区大小（KB）
OU：Old使用大小（KB）
MC：方法区大小（KB）
MU：方法区使用大小（KB）
CCSC：压缩类空间大小（KB）
CCSU：压缩类空间使用大小（KB）
YGC：年轻代垃圾回收次数
YGCT：年轻代垃圾回收消耗时间
FGC：老年代垃圾回收次数
FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
GCT：垃圾回收消耗总时间