JVM系列篇：深入詳解JVM記憶體模型與JVM引數詳細配置
本系列會持續更新 。
JVM基本是BAT面試必考的內容，今天我們先從JVM記憶體模型開啟詳解整個JVM系列，希望看完整個系列後，可以輕鬆通過BAT關於JVM的考核。
BAT必考JVM系列專題
1.JVM記憶體模型
2.JVM垃圾回收演算法
3.JVM垃圾回收器
4.JVM引數詳解
5.JVM效能調優
一、JVM記憶體結構
由上圖可以清楚的看到 JVM的記憶體空間分為3大部分：
堆記憶體
方法區
棧記憶體
其中 棧記憶體 可以再細分為 java虛擬機器棧和本地方法棧,堆記憶體可以劃分為新生代和老年代, 新生代中還可以再次劃分為Eden區、From Survivor區和To Survivor區。
其中一部分是執行緒共享的，包括 Java 堆和方法區；另一部分是執行緒私有的，包括虛擬機器棧和本地方法棧，以及程式計數器這一小部分記憶體。
堆記憶體（Heap）
java 堆（Java Heap）是Java 虛擬機器所管理的記憶體中最大的一塊。堆是被所有執行緒共享的區域，實在虛擬機器啟動時建立的。堆裡面存放的都是物件的例項（new 出來的物件都存在堆中）。
此記憶體區域的唯一目的就是存放物件例項（new的物件），幾乎所有的物件例項都在這裡分配記憶體。
堆記憶體分為兩個部分： 年輕代和老年代 。我們平常所說的垃圾回收，主要回收的就是堆區。更細一點劃分新生代又可劃分為Eden區和2個Survivor區（From Survivor和To Survivor）。
下圖中的Perm代表的是永久代，但是注意永久代並不屬於堆記憶體中的一部分，同時jdk1.8之後永久代已經被移除。
新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值為 1:2 ( 該值可以通過引數 –XX:NewRatio 來指定 )
預設的，Eden : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通過引數 –XX:SurvivorRatio 來設定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空間大小，from = to = 1/10 的新生代空間大小。
方法區（Method Area）
方法區也稱” 永久代 “，它用於 儲存虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數 、是各個 執行緒共享的記憶體區域 。
在JDK8之前的HotSpot JVM，存放這些”永久的”的區域叫做“永久代(permanent generation)”。永久代是一片連續的堆空間，在JVM啟動之前通過在命令列設定引數-XX:MaxPermSize來設定永久代最大可分配的記憶體空間， 預設大小是64M （64位JVM預設是85M）。
隨著JDK8的到來，JVM不再有 永久代(PermGen) 。但類的元資料資訊（metadata）還在，只不過不再是儲存在連續的堆空間上，而是移動到叫做“Metaspace”的本地記憶體（Native memory。
方法區或永生代相關設定
-XX:PermSize=64MB 最小尺寸，初始分配
-XX:MaxPermSize=256MB 最大允許分配尺寸，按需分配
XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled 設定垃圾不回收
預設大小
-server選項下預設MaxPermSize為64m
-client選項下預設MaxPermSize為32m
虛擬機器棧(JVM Stack)
java虛擬機器棧是 執行緒私有 ，生命週期與執行緒相同。建立執行緒的時候就會建立一個java虛擬機器棧。
虛擬機器執行java程式的時候，每個方法都會建立一個棧幀，棧幀存放在java虛擬機器棧中，通過壓棧出棧的方式進行方法呼叫。
棧幀又分為一下幾個區域： 區域性變量表、運算元棧、動態連線、方法出口 等。
平時我們所說的變數存在棧中，這句話說的不太嚴謹，應該說區域性變數存放在java虛擬機器棧的區域性變量表中。
java的8中基本型別的區域性變數的值存放在虛擬機器棧的區域性變量表中，如果是引用型的變數，則只儲存物件的引用地址。
本地方法棧(Native Stack)
本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機器棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機器棧為虛擬機器執行Java方法（也就是位元組碼）服務，而 本地方法棧則是為虛擬機器使用到的Native方法服務。
程式計數器（PC Register）
程式計數器就是記錄當前執行緒執行程式的位置，改變計數器的值來確定執行的下一條指令，比如迴圈、分支、方法跳轉、異常處理，執行緒恢復都是依賴程式計數器來完成。
Java虛擬機器多執行緒是通過執行緒輪流切換並分配處理器執行時間的方式實現的。為了執行緒切換能恢復到正確的位置，每條執行緒都需要一個獨立的程式計數器，所以它是 執行緒私有 的。
直接記憶體
直接記憶體並不是虛擬機器記憶體的一部分，也不是Java虛擬機器規範中定義的記憶體區域。jdk1.4中新加入的NIO，引入了通道與緩衝區的IO方式，它可以呼叫Native方法直接分配堆外記憶體，這個堆外記憶體就是本機記憶體，不會影響到堆記憶體的大小。
二、JVM記憶體引數設定
-Xms設定堆的最小空間大小。
-Xmx設定堆的最大空間大小。
-Xmn:設定年輕代大小
-XX:NewSize設定新生代最小空間大小。
-XX:MaxNewSize設定新生代最大空間大小。
-XX:PermSize設定永久代最小空間大小。
-XX:MaxPermSize設定永久代最大空間大小。
-Xss設定每個執行緒的堆疊大小
-XX:+UseParallelGC:選擇垃圾收集器為並行收集器。此配置僅對年輕代有效。即上述配置下,年輕代使用併發收集,而年老代仍舊使用序列收集。
-XX:ParallelGCThreads=20:配置並行收集器的執行緒數,即:同時多少個執行緒一起進行垃圾回收。此值最好配置與處理器數目相等。
典型JVM引數配置參考:
java-Xmx3550m-Xms3550m-Xmn2g-Xss128k
-XX:ParallelGCThreads=20
-XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:+UseParNewGC
-Xmx3550m:設定JVM最大可用記憶體為3550M。
-Xms3550m:設定JVM促使記憶體為3550m。此值可以設定與-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成後JVM重新分配記憶體。
-Xmn2g:設定年輕代大小為2G。整個堆大小=年輕代大小+年老代大小+持久代大小。持久代一般固定大小為64m,所以增大年輕代後,將會減小年老代大小。此值對系統性能影響較大,官方推薦配置為整個堆的3/8。
-Xss128k:設定每個執行緒的堆疊大小。JDK5.0以後每個執行緒堆疊大小為1M,以前每個執行緒堆疊大小為256K。更具應用的執行緒所需記憶體大
小進行調整。在相同實體記憶體下,減小這個值能生成更多的執行緒。但是作業系統對一個程序內的執行緒數還是有限制的,不能無限生成,經驗值在3000~5000
左右。
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以下是JVM系列文章集合，感興趣不妨深入瞭解，擴充知識棧：
我是mike，10年+程式設計師。曾先後就職於淘寶、盛大、百度、攜程 ，歷任高階研發工程師、研發經理、架構師、事業部CTO。堅持寫文1年多，原創內容接近400篇，目前粉絲總數7萬+，主要分享：BAT面試、Java架構、招聘資訊等內容。進群179961551獲取以下資料~
