0x01.面试题

“运行时数据区"是JVM面试题的热门考点。

实战中，内存泄露的定位、性能调优，往往也取决于我们对"运行时数据区"理解深度。

以下面试题来自百度搜索：

From百度

三面：请阐述JVM内存模型，有哪些区？分别干什么的？

From蚂蚁金服

请阐述Java8内存分代改进?
JVM内存分哪几个区，每个区的作用是什么？
一面： JVM内存分布/内存结构？栈和堆的区别？堆的结构？为什么两个survivor区？
二面： Eden和survivor的比例分配?

From小米

JVM为什么要有新生代和老年代?

From字节跳动

二面： Java的内存分区
二面：讲讲JVM运行时数据区
什么时候对象会进入老年代？

From京东

JVM的内存结构，Eden和Survivor比例。
JVM内存为什么要分成新生代，老年代，持久代。新生代中为什么要分为Eden和Survivor。

From拼多多

JVM内存分哪几个区，每个区的作用是什么？

0x02.如何更好的理解运行时数据区

笔者认为**“理解优于记忆”**，在笔者其它文章中，也反复表达了这个观点。

那么，对于运行时数据区，怎样理解的方法更好？怎样的理解程度才算透彻？

运行时数据区，本质就是JVM能够管理的内存。

管理内存，我们要考虑如下几件事：

从职责的角度看

内存分几个区域？每个内存分区装什么数据？

从优化的角度看

怎样充分利用内存？(防御经典的内存碎片问题)
将不同类型的数据(短生命周期的数据、体积大的数据等)存入内存的流程怎样更高效？
废弃的数据何时回收、如何回收？

从协作的角度看

不同的线程公用同一个内存分区，如何保证安全可靠？

从归属的角度看

如果是虚拟机流派的语言，则要考虑这片内存属于虚拟机内存还是操作系统

用大白话理解，管理内存和管理仓库是一个意思：

从职责的角度看

仓库分几个货架？每个货架装什么货物？

从优化的角度看

怎样充分利用仓库？(货架上零零散散的放着货物，又不好找，来了大的货物也放不下)
将不同类型的货物(有的货物就是临时放一下、有的货物很大)放进货架的流程怎样更高效？
废弃的货物何时回收、如何回收？

从协作的角度看

两个不同的管理员都要往同一个货架上放东西，怎么协调？

从归属的角度看

如果菜鸟驿站的仓库放不下，能不能租一下顺丰的仓库呢？

笔者学习运行时数据区时，脑海中就出现了一位仓库管理员，那些复杂抽象的理论也变得简单了。

0x03.运行时数据区的全景

首先，我们要知道运行时数据区包括哪5个区域？

程序计数器
方法区
堆
虚拟机栈
本地方法栈

然后，我们再看运行时数据区如何与JVM中的上下游模块交互？

STEP1.程序员编写的java文件被"编译器"转换为.class文件
STEP2.类加载子系统将.class文件加载到"运行时数据区"的"方法区”
STEP3.执行引擎执行"方法区"中的方法，不断改变着"运行时数据区"的"堆”、“虚拟机栈"中的数据

为避免陷入上述步骤中术语的细节，我们借助仓库货架，通俗的类比一下[1]：

STEP1.小美下单买了件衣服，淘宝店家将小美的订单转换成出库单——淘宝店家就像"编译器”
STEP2.仓库管理员全蛋哥将出库单打印出来，还把商家的入库单也打印出来了。——打印出来的纸件就像"方法区”
STEP3.全蛋哥按照入库单、出库单，在仓库货架上搬货出库和入库，完成一笔就在纸上打个勾。——货架就像"堆”，卷毛弟在入库单、出库单上打的勾的过程就像是在更新"虚拟机栈”

0x04.从优化角度看管理重点

读到这里，如果您已经建立了内存管理与仓库管理的类比关系，我们就可以从优化的角度，思考一下管理环节的重点：

方法区的职责是存储"模板”，例如：程序员在代码中定义了哪些类、类和类的关系等。那么方法区是管理的重点吗？有的读者会认为"模板"太多就有可能导致方法区不够用，这种想法对吗？读者可以阅读笔者的另一篇文章《【类加载机制】从一道面试题开始》，尝试寻找答案。本文先不下结论，暂且认为”方法区可能是管理重点”。
堆的职责是存储"广义的对象”，例如：根据某个类创建对象，对象的实体就是放在堆中。堆够不够用，是程序员决定的，就好像仓库的货架够不够用是消费者下订单多少决定的。但JVM和仓库管理员应该尽量优化货架的摆放，保证尽量不要让货架放不下。因此，"堆肯定是管理重点”
虚拟机栈的职责是"记录方法执行时产生的过程数据产生数据”，这句话有点抽象，我们可以想象一张出库单要求在1号货架拿出一箱酒、在2号货架拿出一件衣服。仓库管理员抱着一箱酒再去2号货架拿衣服肯定不方便，于是仓库管理员临时把一箱酒放在仓库角落，等拿到衣服以后再把酒抱起来一起出库。我们继续想象，如果有10个仓库管理员都这么操作，仓库角落就乱七八糟的临时放了一堆东西。。。于是，"虚拟机栈也成为了管理重点”
程序计数器、本地方法栈，概念、职责都比较好理解，笔者在后续文章中详述，这里就直接给出结论**“程序计数器、本地方法栈不是管理重点”**
读者可以结合下图，再理解一下上述文字。