JVM学习笔记（一）JVM运行时数据区域解析

      JAVA虚拟机在执行JAVA程序的过程中，会把它所管理的内存划分成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。JVM所管理的内存将包括以下几个运行时数据区域，如下图所示：

 


       注：蓝色部分（方法区和堆）是所有线程共享的数据区。白色部分（虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器）是线程隔离的数据区。

 

1、程序计数器

       程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，可以看做当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。

        各线程间的计数器互不影响，独立存储，这类内存区域又称为“线程私有”的内存。

        如果线程正在执行的是一个JAVA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Native方法，这个计数器值则为空。此内存区域是唯一一个没有任何OutOfMemoryError情况的区域。

2、JAVA虚拟机栈

        JAVA虚拟机栈（Java Vitual Machine Stacks）也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是JAVA方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

        局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、long、float、double）、对象引用和returnAddress类型。

       这个区域规定了两种异常状况：

     （1）、如果线程所请求的深度大于虚拟机所允许的深度，则会报StackOverflowError异常。

     （2）、虚拟机动态扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。    

3、本地方法栈

    本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用非常相似，它们之间的区别就是虚拟机栈为虚拟机提供JAVA方法服务，而本地方法栈为虚拟机提供Native方法服务。

4、JAVA堆

       JAVA堆（Java Heap）是Java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，几乎所有的对象实例都在这里分配内存，所有的对象实例和数组都在堆上分配。

      JAVA堆是垃圾收集器管理的主要区域，从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以JAVA堆中还可以细分为：新生代和老年代。再细致一点有：Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。关于JAVA堆中各个区域的分配和回收细节，在以后的章节继续描述。

       JAVA堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。在实现时既可以实现成固定大小的，又可以是可扩展的。一般是按照可扩展的方式（通过-Xmx和-Xms控制）来实现。如果在堆中没有可扩展的内存时就会报OutOfMemoryError异常。  

5、方法区

        方法区（Method Area）和JAVA堆一样，是各个线程共享的内存区域。用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、及时编译器编译后的代码等数据。

        和JAVA堆一样，不需要连续的内存，还可以选择不实现垃圾收集。相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的，这区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。方法区无法满足内存分配需求时候，会报OutOfMemoryError异常。

        运行时常量池是方法区的一部分，Class类中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是数据常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符合引用。

 

参考：《深入理解JAVA虚拟机》