JVM的內存模型
JVM的內存模型
概述
Java虛擬機在執行java程序的過程中，會把它所管理的內存劃分為若幹個不同的數據區域。這些區域都有各自的用途，以及創建和銷毀的時間，有的區域隨著虛擬機進程的啟動而存在，有些區域則依賴用戶線程的啟動和結束而建立和銷毀。
java虛擬機所管理的內存包括以下幾個運行時數據區域：
- 方法區（包括運行時常量池）：存儲類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等；各種字面量和符號引用。
- Java堆：存儲java對象。
- 虛擬機棧：存儲方法以及方法中的存儲局部變量表（存放基本數據類型和引用類型）、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。
- 本地方法棧：和虛擬機棧類似，只不過存儲的是native方法。
- 程序計數器：存儲當前線程執行的字節碼的行號。
其中屬於所有線程共享的數據區是：方法區、堆；
屬於線程隔離（線程安全）的數據區是：虛擬機棧、本地方法區、程序計數器。
Java堆
對大多數應用來說，Java堆是JVM管理的內存中最大的一塊。在虛擬機啟動時創建，唯一目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在這裏分配內存。
Java堆是垃圾收集器管理的主要區域，因此很多時候也叫GC堆。從內存回收的角度看，由於現在收集器基本都是采用分代收集算法，所以Java堆還可以細分為：新生代和老年代。
如果在java堆中沒有完成實例分配，並且堆也無法拓展時，將會拋出OutOfMemoryError異常。
- Java進程啟動時，虛擬機就會分配一塊初始堆空間，可以使用參數-Xms指定這塊空間的大小；
- 如果初始堆空間耗盡，虛擬機會對堆空間繼續擴展，其擴展上限為最大堆空間，最大堆空間可以使用參數-Xmx指定；
方法區
方法區用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。雖然java虛擬機規範將方法去描述為一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做Non-Heap（非堆），目的是與java堆區分開來。
當該方法區無法滿足內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError錯誤。
運行時常量池
運行時常量池是方法區的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池，用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內容在JVM類加載後進入方法區的運行時常量池中存放。也會拋出OutOfMemoryError錯誤。
虛擬機棧
它的生命周期與線程相同，虛擬機棧描述的是Java方法執行的內存模型：每個方法在執行的同時會創建一個棧幀，用於存儲局部變量表（存放基本數據類型和引用類型）、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。每個方法從調用直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機棧中入棧到出棧的過程。平時所說的堆內存、棧內存中的棧內存就是虛擬機棧。
當線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverFlowError異常；如果虛擬機棧可以動態擴展（大部分虛擬機都支持動態擴展，只不過虛擬機規範也允許固定長度的虛擬機棧），如果拓展時無法申請到足夠的內存，就會拋出OutOfMemoryError異常。
本地方法棧
和虛擬機棧類似，區別就是本地方法棧為虛擬機使用的Native方法服務，與虛擬機棧一樣，也會拋出OutOfMemoryError和StackOverFlowError異常。
程序計數器
這是一塊較小的內存，它可以看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。字節碼解釋器工作時就是通過改變這個計數器來選取下一條需要執行的字節碼指令，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器完成。
如果線程正在執行一個java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼指令的地址；如果正在執行的是native方法，這個計數器則為空。
此內存區域是唯一一個java虛擬機規範裏面沒有規定任何OutOfMemoryError情況的區域。
參考：《深入理解Java虛擬機》— 周誌明
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