深入理解JVM（一）

JVM运行时数据区

概述：Java虚拟机在执行java程序时会把它所管理的内存分为若干个不同的数据区域，这些区域都有各自的用途，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。

程序计数器（Program Counter Register）：程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用相当于当前线程所执行的字节码的信号指示器，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来获取下一条需要执行的字节码指令、分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能，由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方法来实现的，在任意时刻，一个处理器只会执行一条线程中的指令，因此为了在线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，这部分内存属于线程私有区域，程序计数器依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁，如果当前线程执行的是Java方法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Native方法，这个计数器的值则为空，此区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任OutOfMemoryErro情况的区域。

Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：虚拟机栈描述是Java方法执行的内存模型；每个方法执行的时候都会同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表，操作栈，动态链接，方法出口等信息，每个方法的调用直至执行完成的过程，就对应这一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程，同样虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同，常说的堆和栈中的栈就是指Java虚拟机栈中的局部变量表，其中存放了各种基本的数据类型，对象引用（reference）和ReturnAddress类型，此区域定义了两种类型的异常：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度是会抛出StackOverFlowErro；如虚拟机栈可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryErro。

 

(图片比较潦草笔者自己用画图工具画的 ：) )

 

本地方法栈（Native Method Stack）：本地方法栈和虚拟机栈非常类似，其主要区别是虚拟机栈执行的是Java方法（字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务（Sun HotSpot虚拟机将二者合二为一）本地方法栈同样会抛出StackOverFlowErro和OutOFMemoryErro。

Java堆（Java Heap）：堆空间是Java虚拟机管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块区域内存，在虚拟机启动时创建。此内存区域唯一的目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在此分配内存（并不是所有），Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被称作GC堆（Garbage Collected Heap）由于现在的收集器基本都是采用分代算法，所以堆中还可细分为新生代和老年代；再细致一点还有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。如果从内存分配的角度看，线程共享的Java堆中还能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）不过，无论如何划分都与存放的内容无关，无论哪个区域存储的都是对象实例，进一步的划分只是为了更好地回收内存，或者更快的分配内存，根据Java虚拟机规范的规定，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可，可以通过-Xmx和-Xms控制，如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆无法再扩展时，会抛出OutOFMemoryErro。

 

方法区（Method Area）： 方法区用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量、即时编译期编译后的代码等数据，属于线程共享的区域，虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它还有一个别名叫做"非堆（Non-heap）"，HotSpot虚拟机将此区域称为"永久代（Permanent Generation）"，但事实上此区域的数据并非永久存在，此区域的内存回收主要针对常量池和对类型的卸载，一般来说此区域回收的效率比较低，尤其是对类型的卸载，条件相当苛刻，但是这部分区域的回收确实是有必要的，此区域无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryErro。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）：此区域属于方法区的一部分，主要保存Class文件中类的版本，字段，方法，接口等描述信息以及编译期生成的各种字面量和符号引用，后面这部分将在类加载后存放到常量池中，运行时常量池具有动态性，并非只有编译期产生的常量才能进入常量池，运行时期产生的常量也能进入常量池，这种特性应用的最多的是Sting类的intern()方法,,当常量池无法申请到内存时会抛出OutOfMemoryErro。