运行时数据区
1.程序计数器
1.1.定义
Program Counter Register 程序计数器（寄存器）
1.2.作用
记住下一条jvm指令的执行地址
1.3.特点
- 是线程私有的
- 不会存在内存溢出
2.虚拟机栈
2.1.定义
Java Virtual Machine Stacks（Java虚拟机栈）
- 每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈
- 每个栈由多个栈帧（Frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存
- 每个线程只能由一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法
问题辨析
- 垃圾回收是否涉及栈内存？
否，栈内存是由一次次的方法调用产生的栈帧内存，栈帧内存在每一次方法调用结束后都会被弹出栈，会被自动的回收掉，所以不需要垃圾回收来管理栈内存 - 栈内存分配越大越好吗？
不是，物理内存的大小是一定的，假设总共的物理内存是500M，如果每个线程限制1M内存，那么理论上可以由500个线程同时运行；如果每个线程限制2M内存，那么理论上只能同时运行250个线程； - 方法内的局部变量是否线程安全？
- 如果方法内局部变量没有逃离方法的作用范围，它是线程安全的；
- 如果是局部变量引用了对象，并逃离方法的作用范围，需要考虑线程安全；
2.2.栈内存溢出
- 栈帧过多导致栈内存溢出（例如：方法递归调用未使用正确的终止条件）
java.lang.StackOverflowError
-Xss命令设置栈内存大小（-Xss256k） - 栈帧过大导致栈内存溢出
2.3.线程运行诊断
案例1：cpu占用过多
定位
-
用top定位哪个进程对cpu的占用过高（获取PID：进程编号）
-
ps H -eo pid,tid,%cpu （用ps命令进一步定位是哪个线程引起的cpu占用过高）
已知进程编号可根据进程编号进行筛选
ps H -eo pid,tid,%cpu | grep 进程id
- jstack 进程id
可以根据线程id找到有问题的线程，进一步定位到问题代码的源码行数
案例2：程序运行很长时间没有结果
- jstack 进程id
3.本地方法栈
- 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。本地方法栈，也是线程私有的。
- 本地方法栈允许被实现成固定或者是可动态扩展的内存大小。如果线程请求分配的栈容量超过本地方法栈允许的最大容量，Java虚拟机将会抛出一个StackOverflowError异常；如果本地方法可以动态扩展，并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存，或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的本地方法栈，那么Java虚拟机将抛出一个outofMemoryError异常。
- 本地方法是使用C语言实现的，它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine执行时加载本地方法库。
- 当某个线程调用一个本地方法时，它就进入了一个全新的并且不受虚拟机限制的世界，它和虚拟机拥有同样的权限。本地方法可以通过本地方法接口来访问虚拟机内部的运行时数据区，它甚至可以直接使用本地处理器中的寄存器，直接从本地内存的堆中分配任意数量的内存。
- 不是所有的JVM都支持本地方法，因为Java虚拟机规范没有明确要求本地方法栈的使用语言、具体实现方式、数据结构等。如果JVM产品不打算支持native方法，也可以无需实现本地方法栈。在Hotspot JVM中，直接将本地方法栈与虚拟机栈合二为一
4.堆
4.1.定义
Heap堆
- 通过new关键字，创建对象都会使用堆内存
特点 - 它是线程共享的，堆中对象都需要考虑线程安全的问题
- 有垃圾回收机制
4.2.堆内存溢出
java.lang.OutOfMemoryError
-Xmx命令可以设置堆空间的最大值（例如：-Xmx8m）
4.3.堆内存诊断
1.jps工具
- 查看当前系统中由哪些java进程
jps
2.jmap工具
- 查看堆内存占用情况
jmap -heap 18756
3.jconsole工具
- 图形界面的，多功能的检测工具，可以连续监测
案例
- 垃圾回收后，内存占用仍然很高
jvisualvm
5.方法区
5.1.定义
- 方法区（(Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域。
- 方法区在JVM启动的时候被创建,并且它的实际的物理内存空间中和Java堆区一样都可以是不连续的。
- 方法区的大小，跟堆空间一样，可以选择固定大小或者可扩展。
- 方法区的大小决定了系统可以保存多少个类，如果系统定义了太多的类，导致方法区溢出，虚拟机同样会抛出内存溢出错误: java.lang.outOfMemoryError
- 关闭JVM就会释放这个区域的内存。
5.2.组成
5.3.方法区内存溢出
- 1.8以前会导致永久代内存溢出
-XX:MaxPermSize=8m 设置永久代最大内存
永久代内存溢出：java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace:PermGen space - 1.8以后会导致元空间内存溢出
-XX:MaxMatespaceSize=8m 设置最大元空间内存
元空间内存溢出：java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace
场景
- spring
- mybatis
5.4.运行时常量池
二进制字节码（类基本信息，常量池，类方法定义，包含了虚拟机指令）
- 常量池，就是一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等信息
- 运行时常量池，常量池是*.class文件中的，当该类被加载，它的常量池信息就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变成真实地址
5.5.StringTable
StringTable特性
- 常量池中的字符串仅是符号，第一次用到时才变为对象
- 利用串池的机制，来避免重复创建字符串对象
- 字符串常量拼接的原理是编译期优化
- 可以使用intern方法，主动将串池中还没有的字符串对象放入串池
- jdk1.7以后将字符串对象尝试放入串池，如果有则不会放入，如果没有则放入串池，会把串池中的对象返回
- jdk1.7以前将字符串对象尝试放入串池，如果有则不会放入，如果没有会把对象赋值一份，放入串池，会把串池中的对象返回
- jdk1.7以后将字符串对象尝试放入串池，如果有则不会放入，如果没有则放入串池，会把串池中的对象返回
StringTable位置
1.8以前位于内存结构的方法区，1.8以后位于内存结构的堆中
-XX:-UseGCOverheadLimit 关闭垃圾回收
StringTable垃圾回收
-XX:PrintStringTableStatistics 打印字符串表信息
StringTable性能调优
- 调整 -XX:StringTableSize=桶个数
- 考虑将字符串对象是否入池
6.直接内存（系统内存，不属于JVM运行时数据区）
6.1.定义
Direct Memory
- 常见于NIO操作时，用于数据缓冲区
- 分配回收成本较高，但读写性能高
- 不受JVM内存回收管理
6.2.分配和回收原理
- 使用了Unsafe对象完成直接内存的分配回收，并且回收需要主动调用freeMemory方法
- ByteBuffer的实现类内部，使用了Cleaner（虚引用）来监测ByteBuffer对象，一旦ByteBuffer对象被垃圾回收，那么就会由ReferenceHandler线