Java内存模型的回顾
本篇文章主要讲述了Java内存模型中的程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、元空间与堆，以及堆中的常量池。前面通过javap反编译class文件得到int add(int a, int b)函数的栈帧，主要分析了栈帧中JVM指令对应的局部变量表、操作数栈、程序计数器的状态变化。以及JDK7以后出现了替代永久代的元数据区，并分析了元数据区替换了永久代有哪些好处，主要分析了给字符串常量池带来的影响，并通过代码验证了元数据区相比永久代的优越性。学习了JVM性能调优的三个参数的意义和普通用法，最后探讨了并验证了JDK1.6与JDK1.7+的版本String类的intern方法的不同表现结果，分析了出现不同结果的原因，其实主要是JDK1.6的版本是建立副本再放入字符串常量池，而JDK1.7+版本时直接把堆上的对象的引用入池。
线程私有的空间
程序计数器( Program Counter Register )
1、当前线程所执行的字节码行号指示器(逻辑)
2、改变计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令
3、和线程是一对一的关系即：线程私有
4、对Java方法计数，如果是Native方法则计数器值为Undefined
5、由于只是对指令行号进行计数，所以不会发生内存泄漏
Java虚拟机栈（Stack）
Java虚拟机栈是Java方法执行的内存模型，包含多个栈帧，栈帧里面有哪些内容呢？
局部变量表、操作栈、动态链接、返回地址等。局部变量表包含了方法执行过程中的所有变量。操作数栈主要是：入栈、出栈、复制、交换、产生消费变量。
1public class ByteCodeSimple {
2 public static int add(int a, int b){
3 int c = 0;
4 c = a + b;
5 return c;
6 }
7}
通过javac编译出class文件，再通过javap -verbose ByteCodeSimple.class编译出如下内容：
每一个蓝色的长方形就代表了一个栈帧的存在状态，对应上面的代码，总共有7个栈帧状态图。
iconst指令就是将操作数0压入操作数栈中，入参为1,2因此局部变量表就是1和2。istore指令的意思就是把操作数栈的元素给pop出来，放入局部变量表的第二个变量中（因为是istore_2），iload_0就是将局部变量表中第0个的元素压入到操作数栈当中，接着又把局部变量表中第1个元素压入到操作数栈中，接着执行iadd指令（将操作数栈中的元素取出来，执行相加的操作，将结果放回栈顶），接着把栈顶的结算结果弹栈，放到局部变量表中的第二个变量里面，然后再次把局部变量表中的第二个变量放到操作数栈当中。最后调用ireturn这个指令把栈顶的元素给返回，最后执行的是销毁栈帧。
所以可以看出调用一个Java方法就是需要建立栈帧，如果递归层数过多，超出虚拟机栈的深度限制，就会引发java.lang.StackOverFlowError异常。
另一个异常就是java.lang.OutOfMemoryError，虚拟机栈过多会引发java.lang.OutOfMemoryError异常，如要尝试可以使用如下代码，Windows测试之前请备份好重要文档
1public void stackLeakByThread(){
2 while (true){
3 new Thread(() -> {
4 while (true){
5
6 }
7 }).start();
8 }
9}
本地方法栈，与虚拟机栈相似，主要作用于标注了native的方法。
线程共享的空间
先说说MetaSpace（元空间）与永久代的区别：
首先，得明白方法区只是JVM的一个规范，而MetaSpace和永久代均是方法区的实现，在Java7之后，原先位于方法区的字符串常量池已经被移动到了堆中，并且在JDK8以后，使用MetaSpace替代了永久代。不仅仅只是名字上的替代：
1、元空间使用本地内存，而永久代使用的是JVM的内存，使用本地内存有什么好处呢？那就是默认的类的元数据分配只受到本地内存大小的限制，解决了空间不足的问题， 所有的被intern的String被存储在PermGen的串常量池中，解决了以前在老版本的JDK中出现的OutOfMemoryError的问题，JVM默认在运行的时候会根据需要动态的设置其大小。
2、字符串常量池存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出
3、永久代会为GC带来不必要的复杂性
4、方便HotSpot与其他JVM如Jrockit的集成
堆这个空间其实就是存放对象实例用的（当然也包括数组和字符串常量池）。Java堆空间可以处于物理上不连续的空间，只要逻辑是连续的即可。
JVM三大性能调优参数
-Xms、-Xmx、-Xss
-Xss 规定了每个线程虚拟机栈的大小，一般来说256K足够用了，此配置将会影响并发线程数的大小
-Xms 堆的初始值，即进程刚创建时的堆的大小，一旦除过了堆的初始容量，将会自动扩容
-Xmx 堆能达到的最大值
通常情况下我们将 -Xms 和 -Xmx 设置成一样的，因为当堆内存不够用的时候，会发生扩容，此时会产生内存抖动，影响程序运行时的稳定性。
内存分配策略
1、静态存储：编译时确定每个数据目标在运行时的存储空间需求
2、栈式存储：数据区需求在编译时未知，运行时模块入口前确定，如：虚拟机栈
3、堆式存储：编译时或运行时模块入口都无法确定，动态分配，如：对象的存储和销毁
Java内存模型中堆和栈的区别
1、管理方式：栈自动释放，堆需要GC
2、空间大小：栈比堆小
3、碎片相关：栈产生的碎片远小于堆
4、分配方式：栈支持静态和动态分配，而堆仅支持动态分配
5、效率：栈的效率比堆高
不同JDK版本的intern()
String对象的intern方法就是把字符串放入字符串常量池中。
JDK6：当调用intern方法时，如果字符串常量池先前已创建出该字符串对象，则返回池中的该字符串的引用。否则，将此字符串对象添加到字符串常量池中，并且返回该字符串对象的引用。
JDK6+：当调用intern 方法时，如果字符串常量池先前已创建出该字符串对象，则返回池中的该字符串的引用。否则，如果该字符串对象已经存在于Java堆中，则将堆中对此对象的引用添加到字符串常量池中，并且返回该引用;如果堆中不存在，则在池中创建该字符串并返回其引用。
先演示一个OutOfMemoryError：PermGen space的例子
下面是一个一直向常量池中放入随机字符串的程序示例：
1public class PermGenErrTest {
2 public static void main(String[] args) {
3 for (int i = 0; i < 1000; i++) {
4 getRandomString(1000000).intern();
5 }
6 System.out.println("success");
7 }
8
9 private static String getRandomString(int length) {
10 String str = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
11 Random random = new Random();
12 StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
13 for (int i = 0; i < length; i++) {
14 int num = random.nextInt(62);
15 stringBuilder.append(str.charAt(num));
16 }
17 return stringBuilder.toString();
18 }
19}
我的JDK版本选择了JDK1.6，并且配置了永久代的初始大小为6M，而且最大为6M，然后一直往常量池里面放字符串，最终出现了OutOfMemoryError：PermGen space，那么如果是换成JDK1.7+呢？
可以看到成功执行完毕，而且JDK1.7+是不受MaxPerSize这个参数的限制的，因为已经移除了永久代。
不同JDK版本的intern()
对于JDK1.6会输出什么？JDK1.7+呢？
1public class InternDifference {
2 public static void main(String[] args) {
3 String s1 = new String("a");
4 s1.intern();
5 String s2 = "a";
6 System.out.println(s1 == s2);
7
8 String s3 = new String("a") + new String("a");
9 s3.intern();
10 String s4 = "aa";
11 System.out.println(s3 == s4);
12 }
13}
对于JDK1.7+，输出结果是false、true
String s = new String(“a”)的时候， “a”会被首先创建，放入字符串常量池中，然后new出的对象放在堆中，在调用intern()的时候，会尝试将字符串对象放入字符串常量池中，但是发现字符串常量池中已经有了，就不能放了，在String s2 = “a"的时候，会先在常量池中寻找有没有对应的字符串，如果有，就直接返回它的引用。所以s1 == s2 比较的是字符串常量池中的"a” 的地址和堆中对象的地址，肯定是flase。在String s3 = new String(“a”) + new String(“a”)，字符串常量池是不会创建“aa”这个字符串的，因为“”中只有单个a，所以在调用intern()的时候，会尝试将“aa”也就是堆中的那个字符串对象的引用放入常量池中，并将该引用返回，由于这两个都是同一个地址引用，于是s3==s4是true。
对于JDK1.6，输出结果是false、false**，如下图
String s1 = new String(“a”)的时候， “a”会被首先创建，放入字符串常量池中，然后new出的对象放在堆中，在调用intern()的时候，会尝试将字符串对象放入字符串常量池中，但是发现字符串常量池中已经有了，就不能放了，在String s2 = “a"的时候，会先在常量池中寻找有没有对应的字符串，如果有，就直接返回它的引用。所以s1 == s2 比较的是字符串常量池中的"a” 的地址和堆中对象的地址，肯定是flase。 在String s3 = new String(“a”) + new String(“a”)，字符串常量池是不会创建“aa”这个字符串的，因为“”中只有单个a，所以在调用intern()的时候，会尝试将“aa”也就是堆中的那个字符串对象放入常量池中，并返回字符串常量池中“aa”的引用，但是由于常量池中放的相当于是一个对象副本，当返回它的引用时，地址是永久区的，因此s3和s4不会相等。