JVM深入浅出（1）--- 虚拟机内存区域

1. 运行时数据区域

• 虚拟机栈
• 本地方法栈
• 方法区
• 堆
• 程序计数器

其中，虚拟机栈，程序计数器，本地方法栈是线程私有的。方法区，堆是被所有线程共享的。

1.1 程序计数器

程序技术器是线程私有的，指向当前执行的字节码指令地址，字节码解释器通过改变程序计数器的值来实现分支，循环，跳转。也是运行时数据区唯一不会发生OutOfMemoryError的地方。

1.2 虚拟机栈

虚拟机栈也是线程私有的。虚拟机栈是由一个个的栈帧组成的。
虚拟机栈也是线程私有的。虚拟机栈是由一个个的栈帧组成的。

栈帧包括了

• 局部变量表

  • 局部变量表中的数据存储是一个又一个的局部变量槽（slot），局部变量表储存了java虚拟机的基本数据类型(byte,boolean,short,int,long,float,double,char)，对象引用（不是对象本身）和returnAddress（字节码指令的地址），其中8字节的double和long占用两个局部变量槽。

• 操作数栈

• 动态连接

• 方法出口

• ...

虚拟机栈中可能会发生OOM和stackoverflow两种error

• 当栈的深度超过虚拟机允许的深度时 --- > StackOverflow
• 当栈是能动态扩容，且扩容后申请不到足够的内存 --> OOM

1.3 本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈类似，区别在于虚拟机栈执行的是java方法，而本地方法栈则是虚拟机使用到的native方法。

同样，本地方法栈也会跟虚拟机栈一样的情况抛出 StackOverflow 和OomError

1.4 Java 堆

• 首先，Java堆中的数据是所有线程共享的
• 主要是用来存储对象实例的。
• 当代垃圾收集器大多根据分代收集理论设计，所以在堆中经常可以看到eden区，新生代，老年代，From survivor，To survivor 等等。
• 当内存不够存储对象时，会发生OOMerror。
• 堆中可以分配多个TLAB（thread local allocate buffer），用于给单个线程分配对象，这也是一种处理多线程分配对象的手段（还有乐观锁CAS）

1.5 方法区

方法区也是各个线程共用的，主要是存储一些类元信息，常量，静态变量...

在Java8之前，方法区被称为永久代，这是因为当时垃圾收集器的分代设计拓展到方法区。在JDK7 之前，运行时常量池，字符串常量池，这些都是放在方法区中的，但是之后被转移到了堆中。到了JDK8，就没有了永久代的概念，转而变成了元空间。

这块的内存回收主要是类的卸载（难以出现）。

当方法区的空间不足以存储新的数据，则报出OOM error。

1.6 运行时常量池

运行时常量池是属于方法区的，但是在内存中他和字符串常量池一样，是放在堆中的。

class文件中有常量池，在class文件编译之后，符号引用，字面量等等会被放到运行时常量池中。不单单针对编译过程，在程序运行的过程中，产生的常量也可以放到常量池中 比如String.intern()。

运行时常量池不单单存储符号引用，也会把符号引用翻译出的直接引用也存储到运行时常量池中。

当运行时常量池无法处理新的内存分配时候，同样会报OOM error ，这一点和方法区是一样的。

1.7 直接内存

直接内存不属于运行时数据区。 直接内存是针对NIO 类，NIO类可以使用native函数库分配堆外内存，然后通过堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用来操作这块内存。

直接内存也同样存在OOM error问题，因为其收到本机内存大小影响（通常较难排查）。