JVM的组成（JDK8+HotSpot）

一、概述

JVM 整体组成可分为以下四个部分：

运行时数据区为最主要部分

1. 类加载器（ClassLoader）
2. 运行时数据区（Runtime Data Area）
3. 执行引擎（Execution Engine）
4. 本地库接口（Native Interface）

二、类加载器 三、运行时数据区（Runtime Data Area，重点） 一.方法区（Method Area,线程共享，元空间）

方法区用于存储已经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。

方法去与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域

方法区的大小和堆一样，可以选择固定的大小或者扩展

方法去的大小决定了系统可以保存多少各类，如果系统定义了太多的类，会导致方法去内存溢出。

查看JVM启动参数的值

java -XX:+PrintFlagsInitial 该命令可以查看所有JVM参数启动的初始值

可以通过以下的几个参数对metaspace进行控制：

-XX:metaspaceSize=N #这个参数是初始化的metaspace大小，该值越大触发metaspace GC的时机就越晚，默认值大概是20M。

-XX:MaxmetaspaceSize=N # 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，默认值大概是4个G。

-XX:MinmetaspaceFreeRatio=N #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，那么虚拟机将增长metaspace的大小，默认值为40。

-XX:MaxmetasaceFreeRatio=N #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。

-XX:MaxmetaspaceExpansion=N # metaspace增长时的最大幅度，默认值为5452592B（大约为5MB）。

-XX:MinmetaspaceExpansion=N #metaspace增长时的最小幅度，默认值为340784B（大约330KB为）。

1、类型信息 2、域信息 3、方法信息 4、 二.堆空间（Java Heap，线程共享）

Java 堆是内存空间占据的最大一块区域了，Java 堆是用来存放对象实例及数组，也就是说我们代码中通过 new 关键字 new 出来的对象都存放在这里。所以这里也就成为了垃圾回收器的主要活动营地了，于是它就有了一个别名叫做 GC 堆，并且单个 JVM 进程有且仅有一个 Java 堆。
PS：根据Java虚拟机的发展，JIT编译器的发展和逃逸分析技术的逐渐成熟，现在存在着new出来的对象不存在于堆中的可能性。比如创建在方法内的对象，未在方法外调用，会被优化为创建在虚拟机栈中，而不是堆中

1、堆的结构

JVM 提供了参数 -Xmn 来设置年轻代内存的大小，但没有提供参数设置老年代的大小。但其实老年代的大小就等于堆大小减去年轻代大小。

-Xmn :设置年轻代堆的大小

2、年轻代（新生代） 1.Eden空间 2.From空间(survivor0) 3.To空间(survivor1) 3、老年代 4、堆空间中的GC过程

1. 绝大多数的新New出来的对象都放在了Eden区域（伊甸园，新生地）
2. Eden区域快满的时候进行一次清理（Minor GC，轻量级垃圾回收）,不被引用的对象直接被清理掉，还在引用但是年龄较大的，挪到S0区域。
3. Eden第二次快满的时候，清理操作，清除掉Eden中的未被引用的对象和S0中未被引用的对象，并将这些对象都挪到S1区域。（保证S0或者S1必然有一个为空，用来存储下一次接收的对象）
4. Eden和S（0或者1）区域都快满的时候，会将新生代（Eden区域+S区域）挪到老年代的区域，
5. 循环执行，直到老年代（Old）区域及新生代区域都快满的时候，会对内存区域进行一次大清洗（FullGC）,为之后对象的创建，腾地方。

清理Eden区和Survivor区叫Minor GC；清理Old区叫Major GC；清理整个堆空间—包括年轻代和老年代叫Full GC。

内存不是越大越好，盲目增大堆内存可能会让吞吐量不增反减，堆内存大了，每次gc扫描对象也就越多也越需要花费时间，反而会适得其反。合理设置堆内存大小，根据实际业务调整，不宜过大，也不宜过小。

三.栈空间（Java Virtual Machine Stacks Area，线程隔离）

栈是运行时的单位，队是存储的单位。
栈解决程序的运行问题，即程序如何执行，或者说如何处理数据，堆解决的是数据存储问题，即数据在哪里放，怎么放。

1、Java虚拟机栈是什么？

Java虚拟机栈早期称之为Java栈，每个线程在创建的时候，都会创建一个虚拟机栈，其内部保存着一个个的栈帧，对应着每一次的Java方法调用。

2、虚拟机栈的生命周期

生命周期与线程一致

3、栈的结构

1.局部变量表（Local Variable Table）

局部变量表（Local Variables）是一组变量值的存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量。在Java程序被编译为Class文件时，就在方法的Code属性的max_locals数据项中确定了方法所需的分配的局部变量表的最大容量。

2.操作数栈（Operand Stack）

操作数栈（Operand Stack）也常被成为操作栈，是一个后入先出栈，用于保存计算过程中的中间结果，同时作为计算过程中变量临时的存储空间。其最大深度在编译时就被写到了Code属性的max_stacks中。

3.动态链接（Dynamic linking） 4.返回地址（Return Address） 5.栈帧数据（Stack Data） 3、作用

主管Java程序的运行，保存方法的局部变量，部分结果，并参与方法的调用和返回。

4、特点 5、虚拟机栈大小的调整 四.PC寄存器（程序计数器，Program Counter Register，线程隔离）

程序计数器是一块很小的内存空间，主要用来记录各个线程执行的字节码的地址，例如，分支、循环、跳转、异常、线程恢复等都依赖于计数器。由于 Java 是多线程语言，当执行的线程数量超过 CPU 核数时，线程之间会根据时间片轮询争夺 CPU 资源。如果一个线程的时间片用完了，或者是其它原因导致这个线程的 CPU 资源被提前抢夺，那么这个退出的线程就需要单独的一个程序计数器，来记录下一条运行的指令。

• PC寄存器是Java虚拟机中唯一的没有内存溢出的区域。
• PC寄存器是一块很小的内存空间，大小几乎可以忽略不计
• PC寄存器的线程是私有的，每个线程都有自己的PC寄存器，其生命周期同线程的生命周期完全一致
• 在执行Native方法（调用C语言方法）的时候，PC寄存器为未指定值（undefned）

1、案例

红圈内称之为指令地址（偏移地址），由PC寄存器进行记录，指的是该线程下一步的操作是什么。

2、PC寄存器常见问题：为什么需要PC寄存器？

CPU处理着多个线程，在不同的线程之间来回切换，切换之后就需要知道接下来从哪里继续执行，PC寄存器中的数据就是告诉CPU下一个指令执行的是哪个。

五.本地方法栈（Native Method Stack，线程隔离） 四、执行引擎（Execution Engine） 五、本地库接口