JVM内存模型详解

Java虚拟机（JVM）是Java程序运行的基础环境，它负责将Java代码转换为机器码并执行。在JVM中，内存管理是一个核心部分，它决定了Java程序如何分配、使用和回收内存。了解JVM的内存模型对于编写高效、健壮的Java程序至关重要。本文将详细解析JVM的内存模型。

一、JVM内存模型概述

JVM内存模型主要包括以下几个部分：

方法区（Method Area）：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。此区域的数据被所有线程共享，又称为静态区。
堆（Heap）：是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，用于存放对象实例。几乎所有的对象实例都在这里分配内存。堆内存被划分为新生代和老年代两部分。
新生代（Young Generation）：新生代内存按照8:1:1的比例划分为一个Eden区和两个Survivor区（S0和S1）。新创建的对象首先被分配到Eden区，当Eden区空间不足时，触发Minor GC（也叫Young GC），存活下来的对象会被移动到Survivor区。当Survivor区空间不足时，存活的对象会被移动到老年代。
老年代（Old Generation）：主要存放应用程序中生命周期长的存活对象。当老年代空间不足时，会触发Major GC（也叫Full GC），进行全局垃圾回收。
程序计数器（Program Counter Register）：是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
Java虚拟机栈（JVM Stacks）：每个Java线程都有自己的私有栈，这个栈与线程同时创建，用于存储局部变量和部分结果，并参与方法的调用和返回。栈中的每一帧都对应着一个方法调用，称为栈帧（Stack Frame）。
本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈类似，不过它是为本地方法（Native Method）服务的。

二、JVM内存分配与回收

内存分配：
对象优先在Eden区分配。
大对象直接进入老年代。
长期存活的对象将进入老年代。
动态对象年龄判定：如果Survivor区中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor区空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无须等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄。
内存回收：
Minor GC：当新生代空间不足时触发，主要回收Eden区和Survivor区的对象。
Major GC/Full GC：当老年代空间不足时触发，进行全局垃圾回收，会暂停所有的用户线程，影响应用性能。
JVM提供了多种垃圾回收器供选择，如Serial、ParNew、Parallel Scavenge、CMS、G1等，它们各自有不同的特点和应用场景。