摘要：內(nèi)存模型和運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域的關(guān)系主內(nèi)存對(duì)應(yīng)著堆，工作內(nèi)存對(duì)應(yīng)著棧。在的單例模式中有運(yùn)用到二運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)存區(qū)域因?yàn)榈倪\(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域一直在改善，所以不同版本之間會(huì)有不同。

java定義內(nèi)存模型的目的是：為了屏蔽各種硬件和操作系統(tǒng)的內(nèi)存訪問(wèn)之間的差異。

java內(nèi)存模型規(guī)定了所有的變量都存儲(chǔ)在主內(nèi)存中，每條線程擁有自己的工作內(nèi)存，工作內(nèi)存保存了主內(nèi)存中變量的副本。

線程對(duì)變量操作只能在工作內(nèi)存中進(jìn)行，不能直接讀寫主內(nèi)存的變量。

不同線程之間的變量訪問(wèn)需要通過(guò)主內(nèi)存來(lái)完成。

1、java內(nèi)存模型和java運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域的關(guān)系：主內(nèi)存對(duì)應(yīng)著java堆，工作內(nèi)存對(duì)應(yīng)著java棧。

2、volatile關(guān)鍵字，使得變量的更新在各個(gè)工作內(nèi)存中都是實(shí)時(shí)可見(jiàn)的。在DCL的單例模式中有運(yùn)用到！

因?yàn)閖vm的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域一直在改善，所以不同jdk版本之間會(huì)有不同。

1、程序計(jì)數(shù)器的作用，因?yàn)?java文件被編譯成.class文件，它作為當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。當(dāng)字節(jié)碼解釋器工作時(shí)，就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)算器的值來(lái)選取下一條要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。每條線程都有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器。

2、本地方法棧就是執(zhí)行本地native方法的棧，native方法由虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)！

3、java虛擬機(jī)棧描述的是該線程執(zhí)行java方法（method）時(shí)的內(nèi)存模型。每一個(gè)方法都對(duì)應(yīng)一個(gè)棧幀，棧幀中的局部變量表存儲(chǔ)了方法中的基本數(shù)據(jù)類型變量、對(duì)象引用變量。

如上圖所示，局部變量表保存了方法中聲明的8種基本類型變量和對(duì)象引用變量。每一個(gè)棧幀中還有一個(gè)指向運(yùn)行時(shí)常量池的引用，這是指String類型。下面有一個(gè)經(jīng)典的String對(duì)象生成的面試題！

4、java堆是JVM中內(nèi)存最大的一塊，被所有線程共享。幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配，所以java堆也是JVM垃圾回收的主要區(qū)域。java堆又被分成了年輕代，老年代；年輕代進(jìn)一步可以劃分為Eden空間，F(xiàn)rom Survivor空間、To Survivor空間。

當(dāng)我們使用new關(guān)鍵字分配對(duì)象時(shí)，就是在java堆中生成對(duì)象。

下面分析一下對(duì)象生成時(shí)的情況。

因?yàn)镋den最大，所以新生成的對(duì)象都分配到Eden空間，當(dāng)Eden空間快滿時(shí)，進(jìn)行一次Minor GC，然后將存活的對(duì)象復(fù)制到From Survivor空間。這時(shí)，Eden空間繼續(xù)向外提供堆內(nèi)存。

后面繼續(xù)生成的對(duì)象還是放到Eden空間，當(dāng)Eden空間又要滿的時(shí)候，這時(shí)候Eden空間和From Survivor空間同時(shí)進(jìn)行一次Minor GC，然后把存活對(duì)象放到To Survivor空間。這時(shí)，Eden空間繼續(xù)向外提供堆內(nèi)存。

接下來(lái)的情況和2一致。Eden空間快滿的時(shí)候，Eden空間和To Survivor空間進(jìn)行一次Minor GC，然后存活的對(duì)象放到From Survivor空間。

接下來(lái)的情況和3一致。Eden空間快慢的時(shí)候，Eden空間和From Survivor空間進(jìn)行一次Minor GC，然后存活的對(duì)象放到To Survivor空間。

就是說(shuō)2個(gè)Survivor中的一個(gè)用來(lái)提供對(duì)象保存。當(dāng)Eden空間和某一塊Survivor空間GC后，另一塊Survivor空間放不下GC后存活的對(duì)象；或者是連續(xù)Minor GC15次左右的情況；就把這部分存活對(duì)象放入到老年代空間。

當(dāng)老年代空間也放滿的時(shí)候，進(jìn)行Major GC，對(duì)老年代空間進(jìn)行回收。(也叫做Full GC，F(xiàn)ull GC的內(nèi)存消耗很大，應(yīng)該避免)

年輕代使用的是復(fù)制算法：每次Minor GC把Eden區(qū)和一塊Survivor區(qū)的存活對(duì)象復(fù)制到另一塊Survivor區(qū)。老年代使用的是標(biāo)記-整理算法：每次Major GC把存活對(duì)象都想內(nèi)存空間的一端移動(dòng)，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存。

大對(duì)象如數(shù)組、很長(zhǎng)的字符串，直接進(jìn)入老年代空間。

5、方法區(qū)用于存儲(chǔ)JVM加載的類信息、final常量、static靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)，方法區(qū)中的數(shù)據(jù)都是整個(gè)程序中唯一的。方法區(qū)還包含了運(yùn)行時(shí)常量池，主要存放編譯期生成的字面量和符號(hào)引用（在類加載后放入）。String對(duì)象的字面量就會(huì)被放入到運(yùn)行時(shí)常量池中。

垃圾回收在方法區(qū)主要是對(duì)常量的回收和對(duì)類型的卸載。

參考文章：java8的jvm內(nèi)存區(qū)域。

元空間和永久代的性質(zhì)是一樣的，都是對(duì)JVM方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)，作用是一樣的。不過(guò)元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機(jī)JVM內(nèi)存中，而是使用本地內(nèi)存。

為什么用元空間取代永久代呢？

字符串存在永久代中，容易出現(xiàn)性能問(wèn)題和內(nèi)存溢出。

類及方法的信息等比較難確定其大小，因此對(duì)于永久代的大小指定比較困難，太小容易出現(xiàn)永久代溢出，太大則容易導(dǎo)致老年代溢出。

永久代會(huì)為GC帶來(lái)不必要的復(fù)雜度，并且回收效率偏低。

JDK1.4之后加入的NIO，引入了基于通道channel和緩沖區(qū)buffer的IO，直接使用native函數(shù)分配堆外內(nèi)存，顯著提高IO性能，避免了原來(lái)BIO的在java堆和naive堆中來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù)。

參考文章：字符串常量池。

下面來(lái)分析一下我們常見(jiàn)的生成對(duì)象或基本數(shù)據(jù)類型變量的內(nèi)存模型。這樣可以對(duì)JVM有一個(gè)更好的理解。

int i =3;，一個(gè)方法對(duì)應(yīng)一個(gè)棧幀，方法中的基本數(shù)據(jù)類型變量直接在棧幀中分配。如果是static、final類型的基本數(shù)據(jù)類型則存儲(chǔ)在運(yùn)行時(shí)常量池中，和String一樣。

Object o1 = new Object();，對(duì)象引用(Object o1)存儲(chǔ)在棧幀中，但是對(duì)象數(shù)據(jù)(new Object())存儲(chǔ)在java堆中，對(duì)象類型數(shù)據(jù)(Class等信息)存儲(chǔ)在方法區(qū)中。

String s1 = new String("abcd");，使用new聲明的對(duì)象，對(duì)象引用(String s1)存儲(chǔ)在棧幀中，對(duì)象數(shù)據(jù)(new String(“abcd”))存儲(chǔ)在java堆中，字符串值(“abcd”)存儲(chǔ)在運(yùn)行時(shí)常量池中。

String s2 = “abc”，對(duì)象引用(String s2)存儲(chǔ)在棧幀中，字符串值(“abc”)存儲(chǔ)在運(yùn)行時(shí)常量池中。

java棧、java堆、方法區(qū)這3者之間的關(guān)系大概就是上面的分析所示。

如果java堆中分配的對(duì)象太多，且GC后內(nèi)存空間還是不夠用。下面通過(guò)循環(huán)生成對(duì)象來(lái)消耗內(nèi)存空間進(jìn)行測(cè)試。

相關(guān)指令：VM Args: -Xms20m -Xmx40m，表示JVM分配的堆內(nèi)存最小為20MB，最大為40MB。

 public static void main(String[] args) {
   while (true) {
     List