JVM 内存区域

Question

简介

• 对于 Java 程序员来说，在虚拟机自动内存管理机制的帮助下，不再需要为每一个 new 操作去写配对的 delete/free 代码，但是我们依旧需要了解虚拟机是怎样使用内存的

运行时数据区域

• 运行时数据区域包括，方法区，堆，虚拟机栈，本地方法栈，程序计数器

程序计数器

• 程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。它为 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（Undefined）。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

Java 虚拟机栈

• 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都会创建一个栈帧（Stack Frame ）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。

• 与程序计数器相同，一样为线程私有。

• 对这个区域规定了两种异常状况:如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常;如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出 OutOfMemoryError 异常。

本地方法栈

• 本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

• 与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。

Java 堆

• 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。
• Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，被称做 GC堆
• 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;再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。
• 从内存分配的角度来看，线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。
• 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
• 如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出 OutOfMemoryError 异常。

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信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
• 相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的

运行时常量池

• 运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分

• Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

直接内存

• 直接内存（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。