摘要：JVM自动内存管理机制总结。

前言：这是由一道面试题，引发的惨案，一开始以为很简单，结果发现有好多自己以前还没掌握的内容，于是就花了两天的时间总结了一下。

题目如下：

请你说一下Java的内存结构是什么，全局变量、临时变量、静态变量分别存在哪里，堆分为哪几块，比如说新生代、老生代，那么新生代又分为什么？

首先说一下Java的内存结构，请看下图：

由上图可知，Java结构分为：程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区。其中方法区和堆是线程共享的数据区，其他几个是线程隔离的数据区。

程序计数器

• 程序计数器是一块较小的内存，他可以看做是当前线程所执行的行号指示器。字节码解释器 工作的时候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的指令，如：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虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器都只会执行一条线程中的指 令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器。
• 如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器则为空。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemotyError情况的区域。

Java虚拟机栈

• 虚拟机栈的生命周期和线程是相同的。
• 虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于储存局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用直至完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
• 局部变量表存放了编辑期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（refrence）类型和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。
• 其中64位长度的long和double类型的数据会占用两个局部变量空间，其余的数据类型只占用1个。
• Java虚拟机规范对这个区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常。如果虚拟机扩展时无法申请到足够的内存，就会跑出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

• 本地方法栈和虚拟机栈发挥的作用是非常类似的，他们的区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

Java堆

• 堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动的时候创建。
• 此内存区域的唯一目的是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。所有的对象实例和数组都在堆上分配。
• Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被成为 “GC堆” 。
• Java堆细分为新生代和老年代。
• 无论如何划分，都与存放内容无关，无论哪个区域，存储的都仍然是对象实例。
• Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。
• 如果在堆中没有完成实例分配，并且堆也无法在扩展时将会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区

• 方法区用于储存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。
• 除了Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。
• 这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。
• 当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryErroy异常。

总结回答

Java结构分为：程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区。其中方法区和堆是线程共享的数据区，其他几个是线程隔离的数据区。

• 全局变量：存放在堆中
• 临时变量：存放在虚拟机栈中
• 静态变量：存放在方法区中

堆分为2块：新生代 和 老生代，线程共享的Java堆可能划分出多个线程私有的分配缓冲区。

新生代分为3块：

• Eden空间：
• From Survivor空间：
• To Survivor空间：
• 默认比例是8:1:1，使用复制算法，这块也是Minor GC的范围，很频繁。新创建的对象大多分配于此。经历过一定数量gc(默认15次)还没回收的对象晋升老年代。

新生代中的GC：
在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。

参考文章:JVM中的新生代和老年代（Eden空间、两个Survior空间）