《深入理解Java虚拟机》系列 | 第二篇：Java运行时数据区

Java运行时内存分为两大部分，分别为线程私有(程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈)和线程共享(堆和方法区)。
    线程共享区：所有线程共享同一区域。
    线程独占区：在每个线程中都会分配自己的内存区域。
    程序计数器：(Program Counter Register)

• 记录当前线程所执行到的字节码的行号。
• 状态：线程私有，占用的内存空间小,可以看作当前线程所致行字节码的行号计数器；
• 生命周期：和线程生命周期相同；
• 异常：唯一一个不存在内存溢出的内存区域(OutOfMemoryError)；
• 当执行Java方法时，记录的是虚拟机字节码指令地址；当记录本地方法时该值为空(Undefined);
• 在一个特定时刻，一个处理器(多核处理器来说是一个内核)只有一个线程在执行；
• goto关键字：java的唯一一个保留字。在字节码中存在goto指令；
  • for\while循环通常是通过一个goto指令来实现字节码的循环，
  • do-while不需要goto指令，因为条件分支位于字节码的末尾。

    虚拟机栈：(Java Virtual Machine Stacks)

• 存放方法运行时所需的数据，栈帧。
• 状态：线程私有，描述Java方法执行的内存模型；
• 生命周期：和线程声明周期一致;
• 大小：可以动态扩展申请内存(可以申请足够内存，不然会有异常产生)；
• 64位的long和double会占用2个局部变量表空间，其余占用1个局部变量表空间；
• 异常状况：线程请求的栈深度大于虚拟机允许的最大深度--StackOverFlowError
• 虚拟机栈动态扩展无法申请足够内存--OutOfMemoryError
• 栈帧：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表(平时所说的栈)、操作数栈、动态连接、方法出口等，每个方法从调用到执行完毕，对应一个栈帧在虚拟机栈中的出栈和入栈操作。
• 局部变量表：存放编译器可知的各种基本操作类型，引用类型、returnAddress(指向字节码指令的地址)。
• 所需要的内存空间在编译器就已经确定，在方法运行期间是不会改变局部变量表的大小。

    本地方法栈：(Native Method Stack)

• 为JVM所调用的Native方法服务。
• 线程私有；
• hotspot虚拟机把本地方法栈和虚拟机栈合二为一；
• 会抛出OutOfMemoryError和OutOfMemoryError异常；
• 虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，本地方法栈为虚拟机使用Native方法服务。

    堆：(Java Heap)

• 存放对象的实例。(JIT和逃逸分析技术发展，对象不在绝对的分配在堆中)。
• 状态：线程共享，Java虚拟机啊所管最大的内存区域，垃圾收集器管理的主要区域；
• 为垃圾收集：
• 新生代(Eden区、From Survivor区、To Survivor区)、老年代；
• 线程共享的Java堆可以划分多个线程私有的分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)；
• 可以物理上不连续只要逻辑上连续即可。大小可以是固定，也可扩展
• 异常状态：无法扩展时，抛出OutOfMemoryError；
• 设置大小：
  • -Xmx：设置最大值    -Xms20M
  •  -Xms：设置最小值   -Xmx20M

    方法区：(Method Area)

• 方法区存储运行时常量池、已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
• 状态：线程共享；永久代(hotspot使用GC分代手机扩展到方法区，使用永久代来实现方法区)；
• 类信息：类的版本、方法、字段、接口等；
• 异常状态：无法满足内存分配需求--OutOfMethodError;
• JDK7把原来放在永久代的字符床常量池移出；
• String类中inter()方法：会将字符串对象放入到常量池。
• 大小：
  • -XX:PermSize=64M JVM初始分配的非堆内存
  • -XX:MaxPermSize=128M JVM最大允许分配的非堆内存，按需分配

    运行时常量池：（Runtime Constant Poll）

• 用于存放编译器生成的字面量和符号引用，将在类加载后进入方法取的运行时常量池存放。
• 方法区中的一块内存；
• 运行时常量池具备动态性，运行期间将新的变量放入常量池，String中的intern();
• 字节码常量：程序定义的常量。
• 运行时常量：在程序运行时产生常量。intern()
• Java虚拟机对Class文件的每一部分都有严格的规定，对于运行时常量池没有要求。
• 一般保存Class文件描述的符号引用，存储翻译出来的直接引用。
• 异常状态：无法满足内存分配需求--OutOfMethodError;

    直接内存：（Direct Memory）

• 异常状态：各个区域总合大于物理内存限制，无法满足内存分配需求--OutOfMethodError;
• jdk1.4 NIO直接分配堆外内存。