引言
一说到 JVM ，大多数人第一个想到的可能就是 GC ，今天我们就来聊一聊和 GC 关系最大的垃圾收集器以及垃圾收集算法，希望能通过本篇文章，让各位同学对 GC 有一个初步大体的认知。

1. 运行时数据区
JVM 在执行的时候会把它所管理的内存划分为几个不同的数据区域。这些区域有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而一直存在，有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。根据《Java虚拟机规范》的规定，Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域：

1.1 程序计数器
指向当前线程所执行的字节码的行号，其实就是一小块内存，记录着当前程序运行到哪了字节码解释器的工作就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。分支，循环，跳转，异常处理，线程回复等都需要依赖这个计数器来完成。

由于Java的多线程是通过线程轮流切换完成的，一个线程没有执行完时就需要一个东西记录它执行到哪了，下次抢占到了CPU资源时再从这开始，这个东西就是程序计数器，正是因为这样，所以它也是“线程私有”的内存。

如果一个线程执行一个主要方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果正在执行的是一个本地方法，这个计数器的值则为空，此内存区域是唯一一个在Java的虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError异常情况的区域。

1.2 Java 虚拟机栈
与程序计数器一样， Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）也是现成私有的，它的生命周期与线程相同。

虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候， Java 虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

经常有人把 Java 内存区域笼统地划分为堆内存（Heap）和栈内存（Stack），这种划分方式直接继承自传统的 C 、 C++ 程序的内存布局结构，在 Java 语言里就显得有些粗糙了，实际的内存区域划分要比这更复杂。不过这也说明了程序员最关注的实际上是「堆」和「栈」两块，这里的「栈」通常指的就是 Java 虚拟机栈，或者更多情况下只是指虚拟机栈中的局部变量表部分。

1.3 本地方法栈
本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。

1.4 Java 堆
Java 堆（Java Heap）是虚拟机所管理的内存中最大的一块。 Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例， Java 世界里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。

1.5 方法区
方法区（Method Area）与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。虽然《Java虚拟机规范》中把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫作“非堆”（Non-Heap），目的是与 Java 堆区分开来。

说到这里，不得不提一下「永久代（Permanent Generation）」这个概念，大多数的程序员，都是在 Hotspot 虚拟机上进行开发、部署程序的，因此很多人都愿意把方法区称之为永久代，实际上这两者并不是一个等价的关系，而仅仅只是 Hotspot 团队使用「永久代」来实现方法区，这样使得 Hotspot 可以像管理 Java 堆内存一样管理这部分内存，实际上现在回过头来看，当年使用「永久代」来实现方法区并不是一个好主意，这种设计导致 Java 更容易遇到内存溢出的问题。因为永久代有 -XX：MaxPermSize 的上限，即使不设置也有默认大小，甚至在一些大型项目中，启动参数不设置这个直接就启动失败，这种项目我接触过不止一个。。。

那有没其他队方法区的实现方案，当然有，比如 BEA JRockit、IBM J9 ，是不存在永久代概念的，在 JRockit 和 J9 当中，只要没有触碰到进程可用的内存上限，就不会有问题，在 32 位系统中上限是 4GB 。