我們都知道，計(jì)算機(jī)中所有程序都是再內(nèi)存中運(yùn)行的，在程序運(yùn)行的過程中，需要不斷的將內(nèi)存的邏輯地址和物理地址進(jìn)行映射，找到相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)。作為操作系統(tǒng)進(jìn)程，Java也會(huì)面臨內(nèi)存限制。即內(nèi)存架構(gòu)所提供的可尋址地址空間，在32位處理器中，這個(gè)可尋址空間位2^32可尋址范圍，64可尋址空間為2^64。在操作系統(tǒng)中，定義了兩塊空間，即內(nèi)核空間和用戶空間，Java運(yùn)行在用戶空間上。

JVM內(nèi)存模型

程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Registers）

當(dāng)前代碼的字節(jié)碼的指示器，它可以選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，進(jìn)程序的流程控制，包括循環(huán)，if分支等等。程序計(jì)數(shù)器在只占還很小的一塊內(nèi)存空間，它線程私有的，在確定的時(shí)刻，一個(gè)線程都會(huì)在一個(gè)處理器上執(zhí)行，為了保證線程切換后能在正確的執(zhí)行位置上，所以每個(gè)線程都需要一個(gè)程序計(jì)數(shù)器。對(duì)于程數(shù)計(jì)數(shù)器，不用擔(dān)心內(nèi)存泄露，因?yàn)樗膬?nèi)存地址是邏輯地址而非物理地址。如果執(zhí)行的是Native方法，計(jì)數(shù)器位是undefined。

Java虛擬機(jī)棧(VM Stack)

Java虛擬機(jī)棧也是線程私有的，每個(gè)方法執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，它是方法運(yùn)行時(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。棧幀中主要存儲(chǔ)以下的信息：

• 局部變量表
• 操作數(shù)棧
• 動(dòng)態(tài)鏈接
• 地址返回

當(dāng)方法調(diào)用結(jié)束的時(shí)候，棧幀會(huì)被銷毀。
在局部變量表的中，存儲(chǔ)了編譯期可知的各種Java虛擬機(jī)的基本數(shù)據(jù)類型，對(duì)象引用地址，字節(jié)碼指令地址等。這些類型的在局部變量表中的存儲(chǔ)以局部變量槽（slot）來表示，除了double和long占了兩個(gè)槽，其他都是占一個(gè)。
當(dāng)遞歸調(diào)用層級(jí)太多的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生StackOverflowError異常。限制遞歸的次數(shù)，棧有固定的容量，不需要GC釋放，會(huì)自動(dòng)釋放。

虛擬機(jī)?？梢詣?dòng)態(tài)擴(kuò)展，當(dāng)無法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存就會(huì)發(fā)生OOM的異常。通過設(shè)置-xss指定每個(gè)線程虛擬機(jī)棧的大小。

public void stackOOM(){
   while(true){
      new Thread(()->{
          while(true){}
      }).start();
  }
}

Window平臺(tái)的JVM映射到操作系統(tǒng)內(nèi)核上，所以運(yùn)行可能會(huì)產(chǎn)生假死的情況，請(qǐng)謹(jǐn)慎使用。

本地方法棧(Native Method Stack)

本地方法棧和虛擬機(jī)棧類似，JVM并未要求本地方法棧一定實(shí)現(xiàn)某種語言的方法調(diào)用，使用者可以靈活去進(jìn)行調(diào)用。

Java堆（Heap）

堆模型

Java堆在JVM中是一塊最大的內(nèi)存，《Java虛擬機(jī)規(guī)范》描述“所有對(duì)象和數(shù)組都應(yīng)該在堆上分配”，但是隨著即時(shí)編譯技術(shù)的發(fā)展，在Java11中，我們已經(jīng)可以看到可以使用Java不經(jīng)過編譯直接運(yùn)行了，實(shí)現(xiàn)了真正的“JavaScript”，這些逃逸分析，標(biāo)量替換的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象在棧上分配。

如上圖所示，在堆上劃分了很多區(qū)域，Java堆實(shí)際上是垃圾收集器（GC）管理的一塊內(nèi)存區(qū)域，經(jīng)過之上的劃分得以進(jìn)行更有效率的垃圾回收。在后面的文章會(huì)寫到。

另外，在堆中還定義了一些設(shè)置參數(shù)。通過Xmx設(shè)置堆最大內(nèi)存，Xms設(shè)置最小內(nèi)存，Xms和Xmx一般都設(shè)置一樣大小的，因?yàn)樵贁U(kuò)容的時(shí)候會(huì)引起內(nèi)存抖動(dòng)，影響性能。

Java堆在物理上不要求連續(xù)，在邏輯上連續(xù)即可。

方法區(qū)（Method Area）

方法區(qū)是線程共享的區(qū)別，在Java8以前，方法區(qū)中定義了永久代。因?yàn)槭褂糜谰么鷣韺?shí)現(xiàn)了方法區(qū)，所以被描述為堆的一個(gè)邏輯部分。但是它確是“非堆”，只是設(shè)計(jì)堆中的收集器 擴(kuò)展到了方法區(qū)而已。在Java8的時(shí)候，永久代被替換成了元空間（Metaspace）。這樣做的好處有以下原因：

• Metaspace使用的是本地內(nèi)存
• 字符串常量池存在永久代中，容易出現(xiàn)性能問題和內(nèi)存溢出。
• 類和方法的信息難以確定，給永久代指定大小比較困難，太小容易操作永久代溢出，太大會(huì)導(dǎo)致老年代溢出。
• 永久代會(huì)為GC帶來不必要的復(fù)雜性。
• 方便不同的JVM
  在元空間中，存儲(chǔ)了虛擬機(jī)加載的類信息，常量，靜態(tài)變量等。