java虚拟机内存模型
五个主要模块【程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈，堆，方法区】
先来一张JVM运行时数据区域图，再接下来一一分析各区域功能
java虚拟机运行时数据区
1.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。对于一个运行的Java而言，每一个线程都有一个PC寄存器。如果线程执行Java方法时，PC寄存器的内容总是下一条将被执行的指令地址，如果线程执行的是Native方法，这个计数器值为空（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。
2.java虚拟机栈
与程序计数器一样，Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，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。每一个方法从调用到完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。下面借用网友的一张图可能会更清晰：
javastack
局部变量表存放了预编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。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。
在Java虚拟机规范中，Java虚拟机栈规定了两种异常情况：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，如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。换句话说，如果线程栈的大小有1MB，如果当前线程大量使用了递归，那么当线程的栈帧总和超过1MB，JVM就会抛出StackOverflowError。另外，创建线程数量是需要分配线程栈内存的，但系统没有内存可以分配时，就会抛出OutOfMemoryError异常。
3.本地方法栈
本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，它们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。
4.Java堆
对于大多数应用来说，Java 堆(Java Heap)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，例如对象实例和数组。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e，但是随着JTT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生，所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么“绝对”了。Java堆同样是垃圾收集器管理的主要区域，由于现在的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。当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过-Xmx和-Xms控制）。如果堆中没有内存完成实例分配，并且对也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
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。方法区也称Non-Heap（非堆），目的是与Java堆区分开来，可通过-XX:MaxPermSize设置内存大小。从JVM运行时区域内存模型来看（本文第一张图），堆和方法区是两块独立的内存块。但从垃圾收集器来看，HotSpot虚拟机的设计团队选择把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，所以很多人都更愿意把方法区称为“永久代”，如下图所示：
6.运行时常量池
运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分，用于存放Class文件在编译期生成的各种字面量和符号引用，因为Class文件除了有类的版本、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）。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。同时运行时常量池具备动态性，并非预置入Class文件中常量池的内存才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，例如String类的inter()方法。既然运行时常量池是方法区的一部分，自然受到方法区内存限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
网友评论