#JVM 内存深度分析

#堆内存

在 Java 程序执行过程中，Java 虚拟机将其管理的主内存分为多个区域，每个区域存储不同类型的数据。最大的一部分内存空间称为堆（Heap），它是 Java 虚拟机的运行时数据区域，所有的实例和数组都存储在这里。

堆在 Java 虚拟机启动时创建，由所有线程共享，同时也是垃圾收集器的主要工作区域，因此这一部分区域也称为 堆内存 或 GC 堆。当垃圾收集器回收堆中的数据时，会扫描并清理使用 new 关键字创建的无用对象，以释放内存并避免内存资源的浪费。

为了提高垃圾收集效率，堆内存进一步划分为年轻代、老年代和永久代。

• 年轻代：包括伊甸区、SurvivorFrom 区和 SurvivorTo 区，主要用于存储新创建的对象。大多数新对象在伊甸区分配（如果对象太大，则直接分配到老年代），年轻代的垃圾收集过程称为 Minor GC。当伊甸区内存不足时，会触发 Minor GC。
  
  在 Minor GC 开始之前，对象仅存在于伊甸区和 SurvivorFrom 区；在 Minor GC 期间，来自伊甸区和 SurvivorFrom 区的幸存对象被移动到 SurvivorTo 区，它们的年龄增加 1，而伊甸区和 SurvivorFrom 区被清理；在 Minor GC 之后，SurvivorFrom 区和 SurvivorTo 区的功能进行交换，在下一个 Minor GC 中，来自 SurvivorTo 区和伊甸区的幸存对象被移动到 SurvivorFrom 区，并计算对象的年龄。当一个对象的年龄达到 15 时，它会被分配到老年代。

• 老年代：也称为老年代区，用于存储从年轻代幸存下来的对象。老年代区的垃圾收集过程称为 Major GC。老年代存储的是更稳定的对象，通常不进行频繁的 Major GC。只有在新对象进入老年代导致空间不足，或者程序无法找到足够大的连续空间为新创建的大对象分配内存时，才会触发 Major GC。
  
  由于需要扫描和回收，Major GC 会耗时较长。Major GC 会产生内存碎片，当老年代也没有足够的内存为进入的对象分配时，会抛出 OOM（内存溢出）异常。

• 永久代：也称为永久存储区，主要存储类和元（元数据）信息。在 Java 8 中，永久代被移除，并由元空间（Metaspace）取代。元空间不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。

#非堆内存

非堆内存指的是 Java 虚拟机堆外管理的内存区域，在 Java 虚拟机堆内存之外的内存区域中分配一些对象实例，直接由操作系统管理（而非虚拟机），包括代码缓存区域、元空间/永久空间。

区域说明见下表。

非堆内存区域	描述
代码缓存	用于编译和存储本地代码的区域。
永久空间	用于存储虚拟机的静态数据的区域，例如类和方法对象。
元空间	元空间，用于在本地内存中存储类的元数据的区域。
直接缓冲区	直接缓冲区区域。