摘要：對(duì)字節(jié)碼文件進(jìn)行解釋執(zhí)行，把字節(jié)碼翻譯成相關(guān)平臺(tái)上的機(jī)器指令。使用命令可對(duì)字節(jié)碼文件以及配置文件進(jìn)行打包可對(duì)一個(gè)由多個(gè)字節(jié)碼文件和配置文件等資源文件構(gòu)成的項(xiàng)目進(jìn)行打包。和不存在永久代這種說法。

從廣義上講，Clojure、JRuby、Groovy等運(yùn)行于Java虛擬機(jī)上的語言及其相關(guān)的程序都屬于Java技術(shù)體系中的一員。如果僅從傳統(tǒng)意義上來看，Sun官方所定義的Java技術(shù)體系包括以下幾個(gè)組成部分：

Java程序設(shè)計(jì)語言

各種硬件平臺(tái)上的Java虛擬機(jī)

Class文件格式

Java API類庫

來自商業(yè)機(jī)構(gòu)和開源社區(qū)的第三方Java類庫

我們可以把Java程序設(shè)計(jì)語言、Java虛擬機(jī)、Java API類庫這三部分統(tǒng)稱為JDK（Java Development Kit），JDK是用于支持Java程序開發(fā)的最小環(huán)境。

另外，可以把Java API類庫中的Java SE API子集[1]和Java虛擬機(jī)這兩部分統(tǒng)稱為JRE（Java Runtime Environment），JRE是支持Java程序運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。

以上是根據(jù)各個(gè)組成部分的功能來進(jìn)行劃分的，如果按照技術(shù)所服務(wù)的領(lǐng)域來劃分，或者說按照J(rèn)ava技術(shù)關(guān)注的重點(diǎn)業(yè)務(wù)領(lǐng)域來劃分，Java技術(shù)體系可以分為4個(gè)平臺(tái)，分別為：

Java Card：支持一些Java小程序（Applets）運(yùn)行在小內(nèi)存設(shè)備（如智能卡）上的平臺(tái)。

Java ME（Micro Edition）：支持Java程序運(yùn)行在移動(dòng)終端（手機(jī)、PDA）上的平臺(tái)，對(duì)Java API有所精簡(jiǎn)，并加入了針對(duì)移動(dòng)終端的支持，這個(gè)版本以前稱為J2ME。

Java SE（Standard Edition）：支持面向桌面級(jí)應(yīng)用（如Windows下的應(yīng)用程序）的Java平臺(tái)，提供了完整的Java核心API，這個(gè)版本以前稱為J2SE。

Java EE（Enterprise Edition）：支持使用多層架構(gòu)的企業(yè)應(yīng)用（如ERP、CRM應(yīng)用）的Java平臺(tái)，除了提供Java SE API外，還對(duì)其做了大量的擴(kuò)充[3]并提供了相關(guān)的部署支持，這個(gè)版本以前稱為J2EE。

Java Virtual Machine，Java虛擬機(jī)。是java編譯后的.class文件（字節(jié)碼文件）與硬件系統(tǒng)之間的接口，也就是說用來運(yùn)行.class文件。JVM實(shí)現(xiàn)了Java最重要的特性：平臺(tái)無關(guān)性。

編譯后的 Java 程序指令并不直接在硬件系統(tǒng)的 CPU 上執(zhí)行，而是由 JVM 執(zhí)行，JVM屏蔽了與具體平臺(tái)相關(guān)的信息。JVM對(duì)字節(jié)碼文件進(jìn)行解釋執(zhí)行，把字節(jié)碼翻譯成相關(guān)平臺(tái)上的機(jī)器指令。

javac 是收錄于 JDK 中的 Java 語言編譯器。我們使用javac命令編譯Java源文件，得到.class文件。然后使用java命令執(zhí)行.class文件（也就是使用JVM運(yùn)行.class文件）。使用jar命令可對(duì)字節(jié)碼文件以及配置文件進(jìn)行打包（可對(duì)一個(gè)由多個(gè)字節(jié)碼文件和配置文件等資源文件構(gòu)成的項(xiàng)目進(jìn)行打包）。

所以不熟悉java的同學(xué)要注意了，JVM并不是用來編譯和執(zhí)行java的，JVM只負(fù)責(zé)執(zhí)行字節(jié)碼文件，編譯java文件由javac來完成

java有一套公用的規(guī)范：Java Language and Virtual Machine Specifications

目前有三大Java虛擬機(jī)：HotSpot，oracle JRockit，IBM J9。

JRockit是oracle發(fā)明的，用于其WebLogic服務(wù)器，IBM JVM是IBM發(fā)明的用于其Websphere服務(wù)器，不同的JDK可能存在兼容性問題。

JRockit和J9不存在永久代這種說法。這里只討論HotSpot虛擬機(jī)，這也是目前使用的最多的JVM。Sun JDK7 HotSpot虛擬機(jī)的內(nèi)存模型如下圖所示：

JVM的內(nèi)存可分為：線程棧、堆、靜態(tài)方法區(qū)，native方法使用的是直接內(nèi)存，不包含在JVM中。Java NDK可以調(diào)用C/C++。

方法區(qū)是可供各線程共享的運(yùn)行時(shí)內(nèi)存區(qū)域

方法區(qū)（Method Area）與Java堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。雖然Java虛擬機(jī)規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分，但是它卻有一個(gè)別名叫做Non-Heap（非堆），目的應(yīng)該是與Java堆區(qū)分開來。

在不同的JDK版本中，方法區(qū)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是不一樣的。在JDK1.6及之前，運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一個(gè)部分，同時(shí)方法區(qū)里面存儲(chǔ)了類的元數(shù)據(jù)信息、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼（比如spring 使用IOC或者AOP創(chuàng)建bean時(shí)，或者使用cglib，反射的形式動(dòng)態(tài)生成class信息等）等。在JDK1.7及以后，JVM已經(jīng)將運(yùn)行時(shí)常量池從方法區(qū)中移了出來，在JVM堆開辟了一塊區(qū)域存放常量池。

方法區(qū)（method area）只是JVM規(guī)范中定義的一個(gè)概念，用于存儲(chǔ)類信息、常量池、靜態(tài)變量、JIT編譯后的代碼等數(shù)據(jù)，具體放在哪里，不同的實(shí)現(xiàn)可以放在不同的地方。

永久代是Hotspot虛擬機(jī)特有的概念，是方法區(qū)的一種實(shí)現(xiàn)，別的JVM都沒有這個(gè)東西。在Java 8中，永久代被徹底移除，取而代之的是另一塊與堆不相連的本地內(nèi)存——元空間（Metaspace）,?XX:MaxPermSize 參數(shù)失去了意義，取而代之的是-XX:MaxMetaspaceSize。

永久代（PermGen）包含了JVM需要的應(yīng)用元數(shù)據(jù)，這些元數(shù)據(jù)描述了在應(yīng)用里使用的類和方法。注意，永久代不是Java堆內(nèi)存的一部分。永久代存放JVM運(yùn)行時(shí)使用的類。永久代同樣包含了Java SE庫的類和方法。永久代的對(duì)象在full GC時(shí)進(jìn)行垃圾收集。

對(duì)于習(xí)慣在HotSpot虛擬機(jī)上開發(fā)、部署程序的開發(fā)者來說，很多人都更愿意把方法區(qū)稱為“永久代”（Permanent Generation），本質(zhì)上兩者并不等價(jià)，僅僅是因?yàn)镠otSpot虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇把GC分代收集擴(kuò)展至方法區(qū)，或者說使用永久代來實(shí)現(xiàn)方法區(qū)而已，這樣HotSpot的垃圾收集器可以像管理Java堆一樣管理這部分內(nèi)存，能夠省去專門為方法區(qū)編寫內(nèi)存管理代碼的工作。對(duì)于其他虛擬機(jī)（如BEA JRockit、IBM J9等）來說是不存在永久代的概念的。原則上，如何實(shí)現(xiàn)方法區(qū)屬于虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，不受虛擬機(jī)規(guī)范約束，不同的JVM廠商，針對(duì)自己的JVM可能有不同的方法區(qū)實(shí)現(xiàn)方式。但使用永久代來實(shí)現(xiàn)方法區(qū)，現(xiàn)在看來并不是一個(gè)好主意，因?yàn)檫@樣更容易遇到內(nèi)存溢出問題（永久代有-XX:MaxPermSize的上限，J9和JRockit只要沒有觸碰到進(jìn)程可用內(nèi)存的上限，例如32位系統(tǒng)中的4GB，就不會(huì)出現(xiàn)問題），而且有極少數(shù)方法（例如String.intern()）會(huì)因這個(gè)原因?qū)е虏煌摂M機(jī)下有不同的表現(xiàn)。因此，對(duì)于HotSpot虛擬機(jī)，根據(jù)官方發(fā)布的路線圖信息，現(xiàn)在也有放棄永久代并逐步改為采用Native Memory來實(shí)現(xiàn)方法區(qū)的規(guī)劃了，在目前已經(jīng)發(fā)布的JDK 1.7的HotSpot中，已經(jīng)把原本放在永久代的字符串常量池移出。

也就是說永久代是JVM規(guī)范中方法區(qū)的一種實(shí)現(xiàn)方式

Java虛擬機(jī)規(guī)范對(duì)方法區(qū)的限制非常寬松，除了和Java堆一樣不需要連續(xù)的內(nèi)存和可以選擇固定大小或者可擴(kuò)展外，還可以選擇不實(shí)現(xiàn)垃圾收集。相對(duì)而言，垃圾收集行為在這個(gè)區(qū)域是比較少出現(xiàn)的，但并非數(shù)據(jù)進(jìn)入了方法區(qū)就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要是針對(duì)常量池的回收和對(duì)類型的卸載，一般來說，這個(gè)區(qū)域的回收“成績(jī)”比較難以令人滿意，尤其是類型的卸載，條件相當(dāng)苛刻，但是這部分區(qū)域的回收確實(shí)是必要的。在Sun公司的BUG列表中，曾出現(xiàn)過的若干個(gè)嚴(yán)重的BUG就是由于低版本的HotSpot虛擬機(jī)對(duì)此區(qū)域未完全回收而導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

根據(jù)Java虛擬機(jī)規(guī)范的規(guī)定，當(dāng)方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)，將拋出OutOfMemoryError異常。

堆大小=新生代+老年代。默認(rèn)情況下，新生代（Young generation）占$frac{1}{3}$的堆空間大小，老年代（Old generation）占$frac{2}{3}$的堆空間大小。

新生代被細(xì)分為一個(gè)Eden（伊甸園）和兩個(gè)Survivor區(qū)域，這兩個(gè)Survivor區(qū)域分別被命名為from和to以示區(qū)分。默認(rèn)情況下，它們的空間大小關(guān)系是Eden:from:to=8:1:1。

JVM每次只會(huì)使用Eden和其中一塊Survivor區(qū)域來為對(duì)象服務(wù)，所以無論什么時(shí)候，總有一塊Survivor區(qū)域空閑著。因此，新生代實(shí)際上可以用的內(nèi)存空間為90%的新生代空間。

下面要講的GC（garbage collection）就是針對(duì)堆進(jìn)行內(nèi)存回收。

分區(qū)的目的是為了方便對(duì)不同的區(qū)采取不同的回收策略。GC分為兩種：新生代中的Minor GC，老生代中的Major GC；兩個(gè)加在一起叫做Full GC，由于Major GC的前提是Minor GC，所以發(fā)生Major GC就一定代表著Full GC，。新生代是GC收集垃圾的頻繁區(qū)域。

數(shù)據(jù)會(huì)首先分配到Eden區(qū)中（當(dāng)然也有特殊情況，如果是大對(duì)象那么會(huì)直接放到老年代（大對(duì)象是指需要大量連續(xù)內(nèi)存的java對(duì)象）），當(dāng)Eden沒有足夠的空間的時(shí)候就會(huì)觸發(fā)JVM發(fā)起一次Minor GC。如果對(duì)象經(jīng)歷一次Minor GC還存活，并且又能被Survivor空間接受，那么將被移動(dòng)到Survivor空間當(dāng)中，并將其年齡設(shè)為1，對(duì)象在Survivor中每熬過一次Minor GC，年齡就加1，當(dāng)年齡達(dá)到一定的程度（默認(rèn)為15）時(shí)，就被晉升到老年代中了，當(dāng)然晉升老年代的年齡是可以設(shè)置的。新生代是GC收集垃圾的頻繁區(qū)域。

新生代主要存放的是那些很快就會(huì)被GC回收掉的或者不是特別大的對(duì)象（要看你是否設(shè)置了-XX:PretenureSizeThreshold參數(shù)了）。-XX:PretenureSizeThreshold 的默認(rèn)值和作用

-Xms2000m -Xmx2000m -Xmn800m -XX:PermSize=64m -XX:MaxPermSize=256m -Xss1M Xms是JVM初始堆的大小，Xmx是JVM最大堆大小，Xmn是新生代大小，PermSize是永久代的初始大小，MaxPermSize是永久代的最大大小，Xss是每個(gè)線程棧的大小。JVM系列三:JVM參數(shù)設(shè)置、分析

Xms64m or -Xms64M

Xmx1g or -Xmx1G

Can also use 2048MB to specify 2GB

Also, make sure you just use whole numbers when specifying your arguments. Using -Xmx512m is a valid option, but -Xmx0.5g will cause an error.

虛擬機(jī)初始化時(shí)已經(jīng)設(shè)定了各部分的內(nèi)存大小，分為三部分：

新生代：新創(chuàng)建的對(duì)象

老年代：經(jīng)過多次垃圾回收沒有被回收的對(duì)象或者太大的對(duì)象

永久代：JVM自身使用的內(nèi)存，包含類信息等

新生代采用復(fù)制算法。將新生代分為3個(gè)區(qū)：較大的Eden和兩個(gè)較小的Survivor。發(fā)生在新生代的GC為Minor GC，在Minor GC時(shí)會(huì)將新生代中還存活著的對(duì)象復(fù)制進(jìn)一個(gè)Survivor中，然后對(duì)Eden和另一個(gè)Survivor進(jìn)行清理。所以平?？捎玫男律笮镋den大小+一個(gè)Survivor大小。