JVM内存模型

jvm内存模型

1、程序计数器：

       可以看成是当前线程所执行的字节码行号指示器。字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来动态的选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器时间的方式来实现的，在一个确定的时间点，一个处理器都只会执行一条线程中的指令。因此为了线程执行后能恢复到正确执行的位置，每条线程都有一个独立的程序计数器，各条线程之间独立存储，互不影响。

2、虚拟机栈：

       Java虚拟机栈是线程私有的，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。每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧，用来存储方法的局部变量、操作数、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧从入栈到出栈的过程。

        大多数程序员所说的“栈”就是现在讲的虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中局部变量表的部分。局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean,byte,char,short,int,float,long,double,reference和returnAddress类型）。其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间(Slot),其余的数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译器完全分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈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。

        在Java虚拟机规范中，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StactOverflowError异常；如果虚拟机可以动态扩展，如果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发挥的作用相似，区别在于虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈为虚拟机使用到native方法服务。与虚拟机一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

4、Java堆：

       此区域唯一的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。从内存回收的角度看，Java堆还可以细分为新生代、老年代；在细致一点的有Eden空间、From Surivore空间、To Surivore空间。堆的大小可由-Xmx、-Xms参数配置。

5、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。对于习惯在HotSpot虚拟机上开发、部署程序的开发者来说，很多人更愿意把方法区成为“永久代”，本质上两者并不等价，仅仅是因为HotSpot虚拟机设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已。

       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。Permanent Generation,可由-XX:MaxPermSize参数设置。

6、运行时常量池：

       运行时常量池是方法区的一部分。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，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。

7、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。在JDK1.4中新加入了NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，以为避免了Java堆和Native堆中来回复制数据。

摘自 《深入理解Java虚拟机》