JVM内存模型

概览

Java程序内存的分配是在JVM虚拟机内存分配机制下完成，Java内存模型（Java Memory Model ,JMM）是jvm的一种规范，定义了jvm的内存模型，Java虚拟机所管理的内存包含以下5个运行时数据区域：

程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆和方法区。

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其中堆和方法区是所有线程共享的，虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器则为线程私有的。

（1）程序计数器

程序计数器用来保存当前线程要执行的虚拟机字节码指令的地址。
如果正在执行的是一个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Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

（2）虚拟机栈

Java虚拟机栈也是线程私有的，生命周期和线程相同，虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法执行时都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中入栈出栈的过程。

经常有人把Java内存区分为堆内存（heap）和栈内存（Stack），这里所指的栈就是讲的虚拟机栈或者说是虚拟机栈中局部变量表部分。

局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型、对象引用和returnAddress（指向了一条字节码指令的地址）。局部变量表所需的内存空间在编译期间分配完成，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

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虚拟机栈规定了两种异常状况：

①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；
②如果虚拟机栈可以动态扩展，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

本地方法栈是与虚拟机栈发挥的作用十分相似,区别是虚拟机栈执行的是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，可能底层调用的c或者c++。

（4）Java堆

对于大多数应用来说，Java堆是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区域（多线程的时候也需要同步机制），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，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要是逻辑上是连续的即可。

这块内存区域会有一种异常情况：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。

（5）方法区

方法区是各个线程共享的内存区域，它用于存储已经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。如static修饰的变量加载类的时候就被加载到方法区中。

运行时常量池
是方法区的一部分，class文件除了有类的字段、接口、方法等描述信息之外，还有常量池用于存放编译期间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。

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