棧與堆

HotSpot 在虛擬機(jī)棧和本地方法棧的實(shí)現(xiàn)上，直接將二者合二為一，也就是說使用同一個棧來支持 Java 方法和本地方法的執(zhí)行，下文以 Java 棧代稱。

并且在 HotSpot 的實(shí)現(xiàn)中 Java 棧是不支持動態(tài)擴(kuò)展的，也就是說 Java 棧通常只會拋出 SOF（StackOverflowError）異常，除非在啟動線程申請內(nèi)存時就因無法獲取足夠的內(nèi)存而出現(xiàn) OOM（OutOfMemoryError）異常。

上一篇說過“幾乎”所有的對象實(shí)例都在堆里分配內(nèi)存，那么為什么說是“幾乎”呢？

刨除邏輯上歸屬于方法區(qū)的靜態(tài)變量不談，HotSopt 虛擬機(jī)中存在 JIT 即時編譯，在即時編譯的過程中，會進(jìn)行逃逸分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個局部對象并沒有逃逸到方法和線程之外，那么這個對象就可能不在堆上分配內(nèi)存，而是在棧上分配內(nèi)存。

方法區(qū)的不同版本實(shí)現(xiàn)

方法區(qū)是 JVM 規(guī)范中定義的一個概念，不同的廠商在實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的時候有不同的落地實(shí)現(xiàn)。

即使在 HotSpot 虛擬機(jī)中，不同的版本也有不同的實(shí)現(xiàn)方式，在 JDK6 的時候方法區(qū)的落地實(shí)現(xiàn)是永久代（PermGen）。

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在 JDK7 的時候方法區(qū)的落地實(shí)現(xiàn)仍是永久代，但是發(fā)生了一些變化，JDK7 將存儲在永久代的字符串常量池、靜態(tài)變量遷出，存儲到了堆區(qū)。

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在 JDK8 的時候 HotSpot 虛擬機(jī)完全舍棄了永久代的落地實(shí)現(xiàn)，改用元空間落地實(shí)現(xiàn)。并且 JDK8 將元空間從虛擬機(jī)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)遷到了本地內(nèi)存中。

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個人理解，JDK8 之前方法區(qū)采用永久代實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛谰么?-XX:MaxPermSize 上限，并且這個參數(shù)即使不設(shè)置也會有默認(rèn)值，所以容易發(fā)生 OOM 異常。

于是 JDK7 就將永久代中的字符串常量池、靜態(tài)變量遷出，但 OOM 問題處理可能仍未達(dá)到預(yù)期，最終在 JDK8 采用在本地內(nèi)存中實(shí)現(xiàn)的元空間作為方法區(qū)的落地實(shí)現(xiàn)。

在這個過程中，-XX:PermSize 和 --XX:MaxPermSize JVM 參數(shù)也隨之失效，改為通過--XX: MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 來設(shè)置元空間參數(shù)。

本地內(nèi)存和直接內(nèi)存

最后，我們來介紹一下本地內(nèi)存和直接內(nèi)存。個人理解，截止 JDK8，Java 程序內(nèi)存應(yīng)該是包含 JVM 內(nèi)存和本地內(nèi)存，本地內(nèi)存狹義上又包含元空間和直接內(nèi)存（二者存儲在同一塊區(qū)域，只是作用上不一致）。

本地內(nèi)存

本地內(nèi)存并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是《Java 虛擬機(jī)規(guī)范》中定義的內(nèi)存區(qū)域。

這塊區(qū)域直接受本機(jī)物理內(nèi)存限制，當(dāng)申請的內(nèi)存超過了本機(jī)物理內(nèi)存，才會拋出 OOM 異常。

直接內(nèi)存

直接內(nèi)存也是受本機(jī)物理內(nèi)存限制，在 JDK4 中引入了基于通道與緩沖區(qū)的 NIO，它可以利用 Native 函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存，然后通過堆內(nèi)的 DirectByteBuffer 對象引用這塊堆外內(nèi)存。

避免了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在堆和堆外來回復(fù)制，顯著的提高了 IO 性能。這塊堆外內(nèi)存就是直接內(nèi)存。