JVM 运行时内存布局

对于 JVM 运行时内存布局，我们需要始终记住一点：我们即将介绍的这 5 块内容都是在 Java 虚拟机规范中定义的规则，这些规则只是描述了各个区域是负责做什么事情、存储什么样的数据、如何处理异常、是否允许线程间共享等,具体不同的虚拟机有不同的实现方式：

下面用一张图片来描述一下Java文件被JVM加载的内存的过程

内存分布

程序计数器：

Java是多线程的，cpu可以在多个线程中分配执行时间段。当某一个线程被CPU挂起时，需要记录代码已经执行到的位置，方便CPU重新执行时，知道从哪里开始执行。除了这个，我们常用的分支、循环、跳转、异常处理等也需要依赖程序计数器。

它占用的空间比较小，没有OOM出发规则，是线程私有化数据，生命周期跟随线程。

当一个线程执行java方法时，他记录的是虚拟机字节码的地址。如果执行的是native方法，则计数器的值为空（Undefined）。

虚拟机栈

虚拟机栈是线程私有的，与线程的生命周期同步，Java虚拟机对这个区域定义了两种异常规范：

StackOverflowError：当线程请求栈深度超出虚拟机栈所允许的深度时抛出。 OutOfMemoryError：当 Java 虚拟机动态扩展到无法申请足够内存时抛出

JVM在每个方法执行的时候，都会在虚拟机栈中创建一个栈帧。

栈帧（Stack Frame）

它是虚拟机栈进行方法调用和方法执行的数据结构，每一个线程在执行某一个方法时，都会为这个方法创建一个栈帧。

Stack Frame

一个线程可以包含多个栈帧，每个栈帧包含局部变量表，操作数栈，动态链接，返回地址等。

局部变量表：表示的是变量值的储存空间，方法内部创建的变量和传参都保存在局部变量表中。在java编译成class文件的时候，就会在方法的code属性表中的max_locals数据项中，确定该方法需要分配的最大局部变量表的容量。注意系统不会为局部变量赋值初始值。

操作数栈（Operand Stack）：也被称为操作栈，它是一个后入先出栈，在java编译成class文件的时候，操作数栈的最大深度在编译的时候也写入code属性表中的max_stacks数据项中。栈中的元素可以是任意java数据类型，当一个方法开始执行的时候，这个方法的操作数栈是空的，在方法的执行过程中，会有各种字节码指令被压入栈和弹出操作数栈。

动态链接（Dynamic Linking）：主要是为了支持在方法调用过程的动态链接。在一个class文件中，一个方法要调用其他方法，需要将这些方法的符号引用转换为其所在内存地址的直接引用，而符号引用存在于方法区中。

返回地址：在方法退出后都需要返回到方法被调用的位置，程序才可以继续执行，而这个返回地址就是帮助方法恢复上一层的执行状态。

本地方法栈

和虚拟机栈基本相同，只不过针对native方法。在有些虚拟机的实现中已经将两个合二为一了（比如HotSpot）。

堆（heap）

堆是JVM所管理内存中最大的一块，该区域的唯一目的就是存在对象实例，几乎所有的对象都是在堆中分配，所以它也是GC管理的主要区域，它是所有线程的共享区域。按照对象储存时间的不同，堆的内存又可以划分为新生代和老年代，其中新生代又被划分为Eden和Survivor区

方法区

它是JVM规定的一块运行时数据区，该方法主要是存储已经被JVM加载的类信息（版本、字段、方法、接口）、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码和数据，该区域和堆一样，是被各个线程共享的区域。

注意：方法区是jvm规范的一块区域，是个概念，永久区是HotSpot在JDK1.7对方法区的实现。但在JDK1.8移除了，用metaspace的实现方式。

用一张图总结：

总结