一、堆
定義： Heap，通過new關鍵字創建的對象，都存放在堆內存中。
特點
- 線程共享，堆中的對象都存在線程安全的問題
- 垃圾回收，垃圾回收機制重點區域。
jvm內存的划分：
- JVM內存划分為堆內存和非堆內存，堆內存分為年輕代（Young Generation）、老年代（Old Generation），非堆內存就一個永久代（Permanent Generation）。
- 年輕代又分為Eden和Survivor區。Survivor區由FromSpace和ToSpace組成。Eden區占大容量，Survivor兩個區占小容量，默認比例是8:1:1。
- 非堆內存用途：永久代，也稱為方法區，存儲程序運行時長期存活的對象，比如類的元數據、方法、常量、屬性等。
- 年輕代（New）：年輕代用來存放JVM剛分配的Java對象
- 年老代（Tenured)：年輕代中經過垃圾回收沒有回收掉的對象將被Copy到年老代
- 永久代（Perm）：永久代存放Class、Method元信息，其大小跟項目的規模、類、方法的量有關，一般設置為128M就足夠，設置原則是預留30%的空間，方法區。
堆內存查看的相關指令：
- jps
查看系統有哪些進程。
- jmap
查看堆內存使用情況 jmap -heap PID
- jconsole
圖形界面，多功能檢測工具，連續監測
二、方法區
定義： 其中主要存儲class文件的信息和運行時常量池,class文件的信息包括類信息和class文件常量池。
class文件結構：
- 最頭的4個字節用於存儲魔數Magic Number，用於確定一個文件是否能被JVM接受
- 接着4個字節用於存儲版本號，前2個字節存儲次版本號，后2個存儲主版本號
- 再接着是用於存放常量的常量池，由於常量的數量是不固定的，所以常量池的入口放置一個U2類型的數據(constant_pool_count)存儲常量池容量計數值、類信息、父類與接口數組、方法信息。
三、常量池、運行時常量池、字符串池
1、常量池：就是一張表，虛擬機指令根據這張常量表找到要執行的類名、方法名、參數類型、字面量等信息，我們可以通過Javap -v 類名.class 指令反編譯一個簡單的程序看到如下的常量池信息
左邊“#1”為常量池中的符號地址。
2、運行時常量池：常量池是 class 文件中的，當該類被加載，它的常量池信息就會放入運行時常量池，並把里面的符號地址變為真實地址。
3、字符串池：在JVM里實現字符串池功能的是一個StringTable類，它的底層是一個HashTable，里面存的是字符串對象的引用（而不是字符串實例本身），真正的字符串實例是存放在堆內存中的（並且字符串池在邏輯上是屬於運行時常量池的一部分）
4.常量池和字符串池的關系：
下面來看段代碼：
public static void main(String[] args) { String s1 = "b"; String s2 = "c"; String str = new String("b"); System.out.println(s1 == str); //false }
然后通過反編譯觀察字節碼文件
說明：在jdk1.8時，最開始編譯時字符串都是常量池中的符號，尚未轉化為對象，當程序執行時，常量池中的信息都會被加載到運行時常量池中，這才轉化成了對象，並且看StringTable中有沒有"b","c"對象，如果沒有則把 "b" 和 "c" 對象的引用值存入StringTable,真正的對象實例則在堆中；如果有的話則不會存入，這樣就避免了重復創建字符串對象。
再來分析String str = new String("b")這行代碼：
可以看出，這行代碼創建的對象個數因StringTable中有沒有“b”對象而異，如果字符串池有“b”,則此時只會創建一個對象：也就是new的一個字符串對象，存放在堆中；如果沒有就會創建兩個對象，一個是new的對象存放在堆中，一個是“b”字符串常量對象，存放在StringTable中。
下面我們再看一個例子：
public class HelloWorld { public static void main(String []args) { String str1 = "abc"; String str2 = new String("def"); String str3 = "abc"; String str4 = str2.intern(); String str5 = "def"; System.out.println(str1 == str3);//true System.out.println(str2 == str4);//false System.out.println(str4 == str5);//true } }
看到String str3 = "abc"; 解析str3時，在StringTable中尋找“abc”，會發現str1的值已經在stringTable中，所以str3的引用地址和str1相同，不會創建不同的對象，即str1==str3為true;
看到String str4 = str2.intern();我們可以知道，intern()函數返回StringTable中”def”的引用值。因為StringTable中已經有“def”引用值，即返回str2中new出來的“def”在StringTable中的引用值。
StringTable 的位置
jdk6（永久代實現）和jdk8（元空間實現）中方法區的區別，其中最主要的區別是將方法區轉移到本地內存中，且常量池分為運行時常量池和字符串常量池；且字符串常量池被留在內存中的堆中。
原因：
- StringTable中存在大量的字符串對象，運行時間增長永久代內存占用過多，且永久代只有在觸發FULL GC時才進行垃圾回收，回收頻率過慢。
- 轉移到堆中可以利用虛擬機在堆內存中頻繁的垃圾回收，處理StringTable中對象過多情況。
永久代和元空間內存溢出的區別：
- jdk1.6
- jdk1.8
jdk1.8和jdk1.6中intern()方法的運用
- 1.8 將這個字符串對象嘗試放入串池，如果有則並不會放入，如果沒有則將該字符串的引用放入串池
- 1.6 將這個字符串對象嘗試放入串池，如果有則並不會放入，如果沒有會把此對象復制一份，放入串池
總結
- 全局字符串池每個虛擬機只有一個，存儲字符串常量的引用值；
- class常量池是java程序編譯之后才有的，每個類都有，存放字面值和符號引用常量；
- 運行時常量池是在類加載完之后，常量池內容存儲在運行時常量池中，每個類都有一個，且常量池中符號引用轉換為直接引用，與全局字符串池中保持一致。
StringTable調優：
- 調整hash表中桶子個數，-XX:StringTableSize=桶個數
- 考慮字符串是否入池
四、直接內存
- 常見於NIO操作中，用於數據緩沖
- 分配回收成本高，但讀寫能力強
- 不受JVM內存回收管理
直接內存使用前后的對比：
使用前：
說明：
- 因為java無法操作本地文件，在java堆內存中划出java緩沖區；
- 從用戶態轉移到內核態，本地方法在系統內存中划出一段系統緩沖區，將磁盤文件分部分緩沖到系統緩沖區中，間接的將系統緩沖區中數據傳輸到java緩沖區中；
- 內核態轉到用戶態，調用輸出流寫入操作，將文件copy到另一個位置，循環copy，直到全部復制完成。
使用后：
說明：
- ByteBuffer.allocateDirect(_size)，在系統內存中分配直接內存；
- 系統方法和java方法都可以訪問直接內存；
- 與不使用直接內存相比，減少了一次從系統緩存區向java緩沖區復制的操作，復制效率成倍上升。
直接內存的回收：
- 使用Unsafe對象實現直接內存的分配回收，回收主要使用的是freeMemory方法
- ByteBuffer類內部，使用了Cleaner（虛引用）來檢測ByteBuffer對象，一旦對象被回收，就會由ReferenceHandler線程通過Cleaner的clean對象調用freeMenory來釋放直接內存。
- -XX:+DisableExplicitGC 顯式的System.gc()顯式的垃圾回收 FULL GC，被禁用。
- 因為考慮到系統性能，FULL GC時間夠長，會嚴重影響性能。所以涉及到直接內存的使用，釋放內存使用Unsafe.freeMemory，不建議使用System.gc()。
