栈、堆、方法区的交互关系

• 方法区所在 JVM 中的位置：

三者之间是相互配合的关系，不是竞争关系。

介绍

使用逃逸分析，编译器可以对代码做如下优化：

1. 栈上分配：将堆分配转化为栈分配。如果一个对象在子程序中被分配，要使指向该对象的指针永远不会发生逃逸，对象可能是栈上分配的候选，而不是堆上分配
2. 同步省略：如果一个对象被发现只有一个线程被访问到，那么对于这个对象的操作可以不考虑同步。
3. 分离对象或标量替换：有的对象可能不需要作为一个连续的内存结构存在也可以被访问到，那么对象的部分（或全部）可以不存储在内存，而是存储在CPU寄存器中。

背景

堆是分配对象的唯一选择么？

• 在《深入理解Java虚拟机》中关于Java堆内存有这样一段描述：

  • 随着JIT(及时编译器)编译期的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化，所有的对象都分配到堆上也渐渐变得不那么“绝对”了。
  • 在Java虚拟机中，对象是在Java堆中分配内存的，这是一个普遍的常识。但是，有一种特殊情况，那就是如果经过逃逸分析（Escape Analysis）后发现，一个对象并没有逃逸出方法的话，那么就可能被优化成栈上分配。这样就无需在堆上分配内存，也无须进行垃圾回收了。这也是最常见的堆外存储技术。

• 此外，基于OpenJDK深度定制的TaoBao VM，其中创新的GCIH（GC invisible heap）技术实现off-heap，将生命周期较长的Java对象从heap中移至heap外，并且GC不能管理GCIH内部的Java对象，以此达到降低GC的回收频率和提升GC的回收效率的目的。

概述

为新对象分配内存是一件非常严谨和复杂的任务，JVM的设计者们不仅需要考虑内存如何分配、在哪里分配等问题，并且由于内存分配算法与内存回收算法密切相关，所以还需要考虑GC执行完内存回收后是否会在内存空间中产生内存碎片。

定义

• 存储在 JVM 中的 Java 对象可以被划分为两类：
  • 一类是生命周期较短的瞬时对象，这类对象的创建和消亡都非常迅速
  • 另外一类对象的生命周期却非常长，在某些极端的情况下还能与 JVM 的生命周期保持一致。
• Java 堆区进一步细分的话：可以分为 年轻代(YoungGen)和老年代(OldGen)
  • 其中年轻代又可以划分为：Eden（伊甸园）空间与Survivor0（幸存者0）空间、Survivor1（幸存者1）空间（有时也叫做 from区、to区）

设置堆内存

Java 堆区用于存储Java对象实例，那么堆的大小在JVM启动时就已经设定好了，可以通过选项”-Xms“和”-Xmx“来进行设置。

• -Xms用于表示堆区的起始内存，等价于-XX:InitialHeapSize
• -Xmx则用于表示堆区的最大内存，等价于-XX:MaxHeapSize

介绍

• 一个 JVM 实例只存在一个堆内存，堆也是 Java 内存管理的核心区域。
• Java 堆区在 JVM 启动的时候即被创建，其空间大小也就确定了。是 JVM 管理的最大一块内存空间。
  • 堆内存的大小是可以调节的。
• 《Java虚拟机规范》规定，堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续的。
• 所有的线程共享Java堆，在这里还可以划分线程私有的缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。

定义

Java 虚拟机栈用于管理 Java 方法的调用，而本地方法栈用于管理本地方法的调用。

定义

使用 native 关键字修饰的方法，就叫做本地方法。

• 本地方法区也叫本地方法接口或者本地方法库。简单地讲，一个本地方法（Native Method）是一个Java调用非Java代码的接囗。一个Native Method是这样一个Java方法：该方法的实现由非Java语言实现，比如C。这个特征并非Java所特有，很多其它的编程语言都有这一机制，比如在C++中，你可以用extern 告知C++编译器去调用一个C的函数。
• “A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code.”（本地方法是一个非Java的方法，它的具体实现是非Java代码的实现）
• 在定义一个native method 时，并不提供实现体（有些像定义一个Java interface），因为其实现体是由非java语言在外面实现的。
• 本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用，它的初衷是融合C/C++程序。

第一题

举例栈溢出的情况？（StackOverFlowError）

• 通过设置 -Xss 设置栈的大小后，当超出这个次数，就会报 SOF（StackOverFlowError）
• 设置动态时，超出整个物理内存的话，就是报 OOM（OutofMemoryError）