一文理解JVM虚拟机（内存、垃圾回收、性能优化）解决面试中遇到问题

一. JVM内存区域的划分

1.1 java虚拟机运行时数据区

java虚拟机运行时数据区分布图：

JVM栈(Java Virtual Machine Stacks)： Java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应，因为不同的线程执行逻辑有所不同，因此需要一个独立的线程栈，因此栈存储的信息都是跟当前线程(或程序)相关信息的，包括局部变量、程序运行状态、方法返回值、方法出口等等。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。

堆(Heap)： 堆是所有线程共享的，主要是存放对象实例和数组。处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑连续即可

方法区(Method Area)： 属于共享内存区域，存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据

常量池(Runtime Constant Pool)： 它是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。

本地方法栈(Native Method Stacks)：

其中，堆(Heap)和JVM栈是程序运行的关键,因为：

栈是运行时的单位(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)，而堆是存储的单位(解决的是数据存储的问题，即数据怎么放、放在哪儿)。

堆存储的是对象。栈存储的是基本数据类型和堆中对象的引用;(参数传递的值传递和引用传递)

那为什么要把堆和栈区分出来呢?栈中不是也可以存储数据吗?

从软件设计的角度看，栈代表了处理逻辑，而堆代表了数据，分工明确，处理逻辑更为清晰体现了“分而治之”以及“隔离”的思想。

堆与栈的分离，使得堆中的内容可以被多个栈共享(也可以理解为多个线程访问同一个对象)。这样共享的方式有很多收益：提供了一种有效的数据交互方式(如：共享内存);堆中的共享常量和缓存可以被所有栈访问，节省了空间。

栈因为运行时的需要，比如保存系统运行的上下文，需要进行地址段的划分。由于栈只能向上增长，因此就会限制住栈存储内容的能力。而堆不同，堆中的对象是可以根据需要动态增长的，因此栈和堆的拆分，使得动态增长成为可能，相应栈中只需记录堆中的一个地址即可。

堆和栈的结合完美体现了面向对象的设计。当我们将对象拆开，你会发现，对象的属性即是数据，存放在堆中;而对象的行为(方法)即是运行逻辑，放在栈中。因此编写对象的时候，其实即编写了数据结构，也编写的处理数据的逻辑。

1.2 堆(Heap)和JVM栈：

1.2.1 堆(Heap)

Java堆是java虚拟机所管理内存中最大的一块内存空间，处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑连续即可，主要用于存放各种类的实例对象。该区域被所有线程共享，在虚拟机启动时创建，用来存放对象的实例，几乎所有的对象以及数组都在这里分配内存(栈上分配、标量替换优化技术的例外)。

在 Java 中，堆被划分成两个不同的区域：新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域：Eden、From Survivor(S0)、To Survivor(S1)。如图所示：

堆的内存布局:

这样划分的目的是为了使jvm能够更好的管理内存中的对象，包括内存的分配以及回收。 而新生代按eden和两个survivor的分法，是为了

有效空间增大，eden+1个survivor;

有利于对象代的计算，当一个对象在S0/S1中达到设置的XX:MaxTenuringThreshold值后，会将其挪到老年代中，即只需扫描其中一个survivor。如果没有S0/S1,直接分成两个区，该如何计算对象经过了多少次GC还没被释放。

两个Survivor区可解决内存碎片化

1.2.2 堆栈相关的参数

Note： 每次GC 后会调整堆的大小，为了防止动态调整带来的性能损耗，一般设置-Xms、-Xmx 相等。

新生代的三个设置参数：-Xmn，-XX:NewSize，-XX:NewRatio的优先级：

 1).最高优先级： -XX:NewSize=1024m和-XX:MaxNewSize=1024m

  2).次高优先级： -Xmn1024m (默认等效效果是：-XX:NewSize==-XX:MaxNewSize==1024m)

  3).最低优先级：-XX:NewRatio=2

  推荐使用的是-Xmn参数，原因是这个参数很简洁，相当于一次性设定NewSize和MaxNewSIze，而且两者相等。

1.3 jvm对象

1.3.1 创建对象的方式

各个方式的实质操作如下：

（编辑：衡阳站长网）

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