JVM运行时内存区域、堆内存分段机制

#暑期创作大赛#

JVM（Java虚拟机）运行时内存区域可以分为以下几个部分：

方法区（Method Area）：

用于存储类的结构信息，例如类的字节码、常量池、静态变量、方法的字节码等。在JDK 8及之前，方法区被实现为永久代（Permanent Generation），而在JDK 8及以后的版本中，方法区被替换为元空间（Metaspace）。

示例：

public class MyClass {
    // 静态变量
    public static int myStaticVar = 10;

    // 静态方法
    public static void myStaticMethod() {
        System.out.println("This is a static method.");
    }

    // 实例变量
    public int myInstanceVar = 20;

    // 实例方法
    public void myInstanceMethod() {
        System.out.println("This is an instance method.");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyClass.myStaticMethod();

        MyClass obj = new MyClass();
        obj.myInstanceMethod();
    }
}           

在上面的示例中，静态变量和静态方法存储在方法区中，而实例变量和实例方法则在堆中的对象实例中。

堆（Heap）：

用于存储对象实例。堆是JVM中最大的一块内存区域，它是所有线程共享的。堆被分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。新生代进一步被分为Eden区、Survivor区（通常有两个）。

示例：

public class MyClass {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass obj1 = new MyClass();
        MyClass obj2 = new MyClass();
        MyClass obj3 = new MyClass();

        // 输出对象的哈希码，用于表示对象在内存中的地址
        System.out.println(obj1);
        System.out.println(obj2);
        System.out.println(obj3);
    }
}           

在上面的示例中，通过new关键字创建了三个MyClass的对象实例。这些对象实例存储在堆中，并且每个对象实例都有一个唯一的地址（即哈希码）。

Eden区：

新创建的对象首先会被分配到Eden区。当Eden区满时，触发一次新生代的垃圾回收，存活的对象会被复制到Survivor区。

Survivor区：

存活的对象经过几次垃圾回收后，会被移动到Survivor区。Survivor区主要用于存放新生代中存活的对象。当Survivor区满时，存活的对象会被复制到另一个Survivor区，同时会清空当前Survivor区。

public class MyClass {
    public static void main(String[] args) {
        byte[] bytes1 = new byte[1024 * 1024];
        byte[] bytes2 = new byte[1024 * 1024];
        byte[] bytes3 = new byte[1024 * 1024];

        // 输出堆中三个数组的地址
        System.out.println(bytes1);
        System.out.println(bytes2);
        System.out.println(bytes3);
    }
}           

在上面的示例中，通过创建三个大小为1MB的字节数组，展示了堆内存中新生代的划分。这些字节数组首先会被分配到Eden区，当Eden区满了之后，会触发一次新生代的垃圾回收，存活的对象会被复制到Survivor区。下一次垃圾回收时，存活的对象会被复制到另一个Survivor区，并清空当前Survivor区。这个过程不断重复，直到对象在Survivor区经过多次垃圾回收后仍然存活，它们会被晋升到老年代。

老年代：

经过多次垃圾回收后仍然存活的对象会被移动到老年代。老年代主要用于存放长期存活的对象。

栈（Stack）：

每个线程在运行时都会创建一个栈。栈用于存储方法调用的信息、局部变量、方法参数等。每个方法在执行时都会创建一个栈帧，栈帧包含了方法的局部变量和操作数栈等信息。栈是一个线程私有的内存区域。

本地方法栈（Native Method Stack）：

类似于栈，但是用于执行本地方法（非Java代码）。

PC寄存器（Program Counter Register）：

存储当前线程执行的字节码指令地址。

堆外内存（Off-heap Memory）：

不在JVM堆中的内存，通常用于存储大量的数据或与本地库进行交互。