三分钟了解JVM内存结构

jvm内存结构

Java堆（Java Heap）

堆内存结构

• 被所有线程共享的一块内存区域
• 所有的对象实例以及数组都要在堆上分配

java堆是java虚拟机所管理的内存中最大的一块，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，这一点在Java虚拟机规范中的描述是：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。

java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被成为“GC堆”（Garbage Collected Heap）。从内存回收角度来看java堆可分为：新生代和老生代（当然还有更细致的划分 ）。从内存分配的角度看，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。无论怎么划分，都与存放内容无关，无论哪个区域，存储的都是对象实例，进一步的划分都是为了更好的回收内存，或者更快的分配内存。

根据Java虚拟机规范的规定，java堆可以处于物理上不连续的内存空间中。当前主流的虚拟机都是可扩展的（通过 -Xmx 和 -Xms 控制）。如果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。

Java虚拟机栈（ Java Virtual Machine Stacks）

• 线程私有，生命周期与线程相同
• 用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息
• 出现StackOverflowError、OutOfMemoryError 错误情景

（ Java Virtual Machine Stacks）- 线程私有，生命周期与线程相同，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。

咱们常说的堆内存、栈内存中，栈内存指的就是虚拟机栈。局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（8个基本数据类型）、对象引用（地址指针）、returnAddress类型。

局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，在运行期间不会改变局部变量表的大小。

这个区域规定了两种异常状态：
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，则抛出StackOverflowError异常；
如果虚拟机栈可以动态扩展，在扩展是无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈（Native Method Stack）

本地方法栈与虚拟机栈所发挥作用非常相似，区别：

• 作用是支撑 Native 方法的调用，执行和退出

JDK开放给用户的源码中随处可见Native方法，被Native关键字声明的方法说明该方法不是以Java语言实现的，而是以本地语言实现的，Java可以直接拿来用。这里有一个概念，就是本地语言，本地语言这四个字，个人理解应该就是可以和操作系统直接交互。

方法区（Method Area）

• 线程共享的内存区域

方法区与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。它有个别命叫Non-Heap（非堆）。当方法区无法满足内存分配需求时，抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）

• 方法区的一部分

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，这部分内容将在加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

程序计数器（Program Counter Register）

• “线程私有” 的内存
• 当前线程所执行的字节码的行号指示器

程序计数器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。
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执行时间的方式来实现的，一个处理器都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都有一个独立的程序计数器，各个线程之间计数器互不影响，独立存储。称之为“线程私有”的内存。程序计数器内存区域是虚拟机中唯一没有规定OutOfMemoryError情况的区域。

执行引擎

虚拟机核心的组件就是执行引擎，它负责执行虚拟机的字节码，一般户先进行编译成机器码后执行。

垃圾收集系统

• 垃圾自动回收、无需手动清理
  垃圾收集系统是Java的核心，也是不可少的，Java有一套自己进行垃圾清理的机制，开发人员无需手工清理