前言
这篇文章是我们的一个学弟的博客，内容是关于JVM调优的，因为篇幅较长，所以会采用连载的方式。如果有迫不及待的先看全文的小伙伴，可以：
博客园，搜索：像风一样
看着学弟们高昂的斗志，唉，我们即将被拍死在沙滩上~
正文
Java虚拟机内存模型
JVM虚拟机将内存数据分为：
程序计数器虚拟机栈本地方法栈Java堆方法区等部分。程序计数器用于存放下一条运行的指令；虚拟机栈和本地方法栈用于存放函数调用堆栈信息；Java堆用于存放Java程序运行时所需的对象等数据；方法区用于存放程序的类元数据信息。
1、程序计数器
每一个线程都必须有一个独立的程序计数器，用于记录下一条要运行的指令。各个线程之间的计数器互不影响，独立工作；是一块线程私有的内存空间。
如果当前程序正在执行一个Java方法，则程序计数器记录正在执行的Java字节码地址，如果当前线程正在执行一个Native方法，则程序计数器为空。
2、Java虚拟机栈
Java虚拟机栈也是线程的私有空间，它和Java线程在同一时间创建，它保存方法的局部变量、部分结果，并参与方法的调用和返回。
在Java虚拟机规范中，定义了两种异常与栈空间有关：StackOverflowError 和 OutOfMemoryError。
在 HotSpot 虚拟机中，可以使用 -Xss 参数(如：-Xss1M)来设置栈的大小。栈的大小直接决定了函数调用的可达深度。
虚拟机栈在运行时使用一种叫做栈帧的数据结构保存上下文数据。在栈帧中，存放了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接方法和返回地址等信息。每一个方法的调用都伴随着栈帧的入栈操作。相应的，方法的返回则表示栈帧的出栈操作。
如果方法调用时，方法的参数和局部变量相对较多，那么栈帧中的局部变量表就会比较大，栈帧会膨胀以满足方法调用所需传递的信息。因此，单个方法调用所需的栈空间大小也会比较多。
2.1、局部变量
如果一个局部变量被保存在局部变量表中，那么GC根就能引用到这个局部变量所指向的内存空间，从而在GC时，无法回收这部分空间。这里有一个非常简单的示例来说明局部变量对GC的影响。
在运行Java程序时设置参数-XX:+PrintGC打印GC日志，运行结果：
[GC (System.gc()) 64775K->62176K(125952K), 0.0011984 secs][Full GC (System.gc()) 62176K->62097K(125952K), 0.0063403 secs]gc over
很明显，显示的Full GC并没有能释放它所占用的堆空间。这是因为，变量b仍在该栈帧的局部变量表中。因此GC可以引用到该内存块，阻碍了回收过程。
假设在该变量失效后，在这个函数体内，又未能有定义足够多的局部变量来复用该变量所占的字，那么，在整个函数体中，这块内存区域是不会被回收的。在这种环境下，手工对要释放的变量赋值为null，是一种有效的做法。
运行结果：
[GC (Allocation Failure) 1513K->616K(7680K), 0.0011590 secs][GC (System.gc()) 6191K->5880K(7680K), 0.0011550 secs][Full GC (System.gc()) 5880K->651K(7680K), 0.0095708 secs]gc over
在实际开发中，遇到上述情况的可能性并不大。因为在大多数情况下，如果后续仍然需要进行大量的操作，那么极有可能会申明新的局部变量，从而复用变量b的字，使b占的内存空间可以被GC回收。
运行结果：
[GC (Allocation Failure) 1530K->656K(7680K), 0.0011337 secs][GC (System.gc()) 6189K->5824K(7680K), 0.0010571 secs][Full GC (System.gc()) 5824K->651K(7680K), 0.0077965 secs]gc over
很明显，变量b由于变量a的作用被回收了。
3、本地方法栈
本地方法栈和Java虚拟机栈的功能很相似，也属于线程的私有空间。Java虚拟机栈用于管理Java函数的调用，而本地方法栈用于管理本地方法的调用。本地方法并不是用Java实现的，而是使用C实现的。在SUN的Hot Spot虚拟机中，不区分本地方法栈和虚拟机栈。因此，和虚拟机栈一样，他也会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError。
4、Java堆
Java堆可以说是Java运行时内存中最为重要的部分，几乎所有的对象和数组都是在堆中分配空间的。Java堆分为新生代和老年代两个部分，新生代用于存放刚刚产生的对象和年轻的对象，如果对象一直没有被回收，生存得足够长，老年对象就会被移入老年代。
新生代又可进一步细分为：
edensurvivor space0(s0 或者 from space)survivor space1(s1或者to space)eden：对象的出生地，大部分对象刚刚建立时，通常会存放在这里。s0 和 s1 为 survivor(幸存者)空间，存放其中的对象至少经历过一次垃圾回收，并得以幸存。如果在幸存区的对象到了指定年龄仍未被回收，则有机会进入老年代(tenured)。
使用JVM参数-XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -Xms40M -Xmx40M -Xmn20M
运行这段代码：
运行结果：
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 11004K->1256K(18432K)] 19196K->9456K(38912K), 0.0013429 secs][Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 1256K->0K(18432K)] [ParOldGen: 8200K->9361K(20480K)] 9456K->9361K(38912K), [Metaspace: 3478K->3478K(1056768K)], 0.0072324 secs][Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] HeapPSYoungGen total 18432K, used 164K [0x00000000fec00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000) eden space 16384K, 1% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec290d0,0x00000000ffc00000) from space 2048K, 0% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffc00000,0x00000000ffe00000) to space 2048K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x0000000100000000) ParOldGen total 20480K, used 9361K [0x00000000fd800000, 0x00000000fec00000, 0x00000000fec00000) object space 20480K, 45% used [0x00000000fd800000,0x00000000fe124740,0x00000000fec00000) Metaspace used 3485K, capacity 4498K, committed 4864K, reserved 1056768K class space used 387K, capacity 390K, committed 512K, reserved 1048576K
可以看到，在经过Full GC之后，新生代空间全部被清空，未被回收的对象全部被移入老年代。
5、方法区
方法区也是 JVM 内存区中非常重要的一块内存区域，与堆空间类似，它也是被 JVM 中所有的线程共享的。方法区主要保存的信息是类的元数据。
方法区中最为重要的是类的类型信息、常量池、域信息、方法信息。
1、类型信息包括类的完整名称、父类的完整名称、类型修饰符(public/protected/private)和类型的直接接口类表；2、常量池包括这个类方法、域等信息所引用的常量信息；3、域信息包括域名称、域类型和域修饰符；4、方法信息包括方法名称名称、返回类型、方法参数、方法修饰符、方法字节码、操作数栈和方法帧栈的局部变量区大小以及异常表。总之，方法区保存的信息，大部分来自于 class 文件，是 Java 应用程序运行必不可少的重要数据。
方法区是 JVM 的一种规范。 在Host Spot虚拟机的实现中，方法区也被称为永久区，是一块独立于 Java 堆的内存空间。虽然叫永久区，但是永久区中的对象同样可以被 GC 回收的(注：在 Java8 中，永久区已经被 Metaspace 元空间取而代之。相应的，JVM参数 PermSize 和 MaxPermSize 被 MetaSpaceSize 和 MaxMetaSpaceSize 取代，使用无效)。对永久区 GC 的回收，通常主要从两个方面分析：一是 GC 对永久区常量池的回收；二是永久区对类元数据的回收。
使用JVM参数-XX:+PrintGCDetails -XX:MetaspaceSize=4M -XX:MaxMetaspaceSize=5M
运行这段代码：
运行结果：
[GC (Metadata GC Threshold) [PSYoungGen: 1331K->696K(38400K)] 1331K->696K(125952K), 0.0011365 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs][Full GC (Metadata GC Threshold) [PSYoungGen: 696K->0K(38400K)] [ParOldGen: 0K->550K(62976K)] 696K->550K(101376K), [Metaspace: 2875K->2875K(1056768K)], 0.0062965 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] [GC (Metadata GC Threshold) [PSYoungGen: 4672K->640K(38400K)] 5222K->1198K(101376K), 0.0016105 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (Metadata GC Threshold) [PSYoungGen: 640K->0K(38400K)] [ParOldGen: 558K->1131K(118272K)] 1198K->1131K(156672K), [Metaspace: 4647K->4647K(1056768K)], 0.0139785 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.02 secs] Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
可以看到，持久代已经饱和，并抛出 “java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace” 异常显示持久代溢出。
Full GC 在这种情况下不能回收类的元数据。
事实上，如果虚拟机确认该类的所有实例已经被回收，并且加载该类的 ClassLoader 已经被回收，GC 就有可能回收该类型。
尾声
篇幅原因，本篇文章暂时只摘自学弟的《深入理解JAVA虚拟机(内存模型+GC算法+JVM调优)》中Java虚拟机内存模型，余下部分会不定期的更新
