前言

不知道自己不知道，不知道自己知道，知道自己不知道，知道自己知道，目前處於知道自己不知道這個階段，很痛苦啊，幹了4年了運維，是一個坎。越來越發覺想要走得遠，還是得紮根底。  

一、執行時資料區域

Java虛擬機器在執行Java程式的過程中會把他所管理的記憶體劃分為若干個不同的資料區域。這些區域都有各自的用途、以及建立和銷燬的時間，有的區域隨著虛擬機器程序的啟動而存在，有些區域則依賴使用者執行緒的啟動和結束而建立和銷燬。  

 

 

 

 

 

1）程式計數器

程式計數器（Program Counter Register）是一塊較小的記憶體空間，它可以看做是當前執行緒所執行的位元組碼的行號指示器。在虛擬機器的概念模型裡（僅是概念模型，各種虛擬機器可以會通過一些更高效的方式去實現），位元組碼直譯器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的位元組碼指令、分支、迴圈、跳轉、異常處理、執行緒恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。   由於Java虛擬機器的多執行緒是通過執行緒輪流切換並分配處理器執行時間的方式來實現的，在任何一個確定的時候，一個處理器（對於多核處理器來說是一個核心）都只會執行一條執行緒中的指令。因此，為了執行緒切換後能恢復到正確的位置，每條執行緒都需要一個獨立的程式計數器。各條執行緒之間計數器互不影響，獨立儲存，我們稱這類記憶體區域為“執行緒私有”的記憶體。   如果執行緒正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機器位元組碼指令的地址；如果正在執行的是Native方法，這個計數器值則為空（Undefined）。此記憶體區域是唯一一個在Java虛擬機器規範中沒有任何OutOfMemoryError情況的區域。     2）Java虛擬機器棧  

 

 

  與程式計數器一樣，Java虛擬機器棧（Java Virtual Machine Stacks）也是執行緒私有的，它的生命週期與執行緒相同。虛擬機器棧描述的是Java方法執行的記憶體模型，每個Java方法在執行的同時都會建立一個棧幀（Stack Frame）用於儲存區域性變量表、運算元棧、動態連結、方法出口等資訊。每一個方法從呼叫直至執行完成的過程，就對應這一個棧幀在虛擬機器棧中入棧到出棧的過程。   我們所講的棧就是現在講的虛擬機器棧，或者說是虛擬機器棧中區域性變量表部分。區域性變量表存放了編譯器可知的各種基本資料型別（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、物件引用（reference型別，它不等同於物件本身，可能是一個指向物件起始地址的引用指標，也可能是執行一個代表物件的控制代碼或其他與此物件相關的位置）和returnAddress型別（指向了一條位元組碼指令的地址）。   64位長度的long和double型別的資料會佔用2個區域性變數空間（Slot），其餘的資料型別只佔用1個。區域性變量表所需的記憶體空間在編譯期間完成分配，當進入一個方法時，這個方法需要的幀中分配多大的區域性變數空間是完全確定的，在方法執行期間不會改變區域性變量表的大小。   在Java虛擬機器規範中，對這個區域規定了兩種異常情況：如果執行緒請求的棧深度大於虛擬機器所允許的深度，將丟擲StackOverflowError異常；如果虛擬機器棧可以動態擴充套件，如果擴充套件時無法申請到足夠的記憶體，就會丟擲OutMemoryError異常。   3）本地方法棧 本地方法棧（Native Method Stack）與虛擬機器棧所發揮的作用是非常相似的，他們之間的區別不過是虛擬機器棧為虛擬機器執行Java方法（也就是位元組碼）服務，而本地方法棧則為虛擬機器使用到的Native方法服務。與虛擬機器棧一樣，本地方法棧區域也會丟擲StackOverflowError和OutOfMemoryError。   4）Java堆 Java堆（Java Heap）是Java虛擬機器所管理的記憶體中最大的一塊。Java堆是被所有執行緒共享的一塊記憶體區域，在虛擬機器啟動時建立。此記憶體區域的唯一目的就是存放物件例項，幾乎所有的物件例項都在這裡分配記憶體。Java堆是垃圾收集器管理的主要區域，很多時候也被稱作“GC堆（Garbage Collected Heap）”。     從記憶體回收的角度來看，由於現在收集器基本都採用分代收集演算法，所以Java堆中還可以細分為：新生代和老年代；再細緻一點的有Eden空間，From Survivor空間，To Survivor空間。   從記憶體分配的角度來看，執行緒共享的Java堆中可能劃分出多個執行緒私有的分配緩衝區，不過無論如何劃分，都與存放內容無關，無論哪個區域，儲存的都仍然是物件例項，進一步劃分的目的是為了更好的回收記憶體，或者更快的分配記憶體。   根據Java虛擬機器的規範的規定，Java堆可以處於物理上不連續的記憶體空間中，只要邏輯上是連續的即可，就像我們的磁碟空間一樣，在實現時，既可以實現成固定大小的，也可以是擴充套件的，不過當前主流的虛擬機器都是按照可擴充套件來實現的（通過-Xmx和Xms控制），如果在堆中沒有記憶體完成例項分配，並且堆也無法再擴充套件時，將會丟擲OutofMemoryError異常。
    5）方法區   方法區（Method Area）和Java堆一樣，是各個執行緒共享的記憶體區域，它用於儲存已被虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的程式碼等資料，雖然Java虛擬機器規範把方法區描述為堆的一個邏輯部分，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。   對於習慣在HotSpot虛擬機器上開發、部署程式的開發者來說，很多人更願意把方法區稱為“永久代”（permanent Feneration），本質上兩者並不等價，僅僅是因為HotSpot虛擬機器的設計團隊選擇把GC分代收集擴充套件至方法區，或者說使用永久代來實現方法區而已，這樣HotSpot的垃圾收集器可以像管理Java堆一樣管理這部分記憶體，能夠省去專門為方法區編寫記憶體管理程式碼的工作。對於其他虛擬機器來說是不存在永久代的概念的。   原則上，如何實現方法區屬於虛擬機器實現細節，不受虛擬機器規範約束，但使用永久代來實現方法區，並不是一個好主意，因為這樣更容易遭到記憶體溢位問題（永久代有--XX：MaxPermSiza）限制。   Java虛擬機器規範對方法區的限制非常輕鬆，除了和Java堆一樣不需要連續的記憶體和可以選擇固定大小或可擴充套件外，還可以選擇不實現垃圾收集。相對而言，垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的。但並非資料進入了方法區就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這區域的記憶體回收目標主要是針對常量池的回收和對型別的解除安裝，一般來說，這個區域的回收成績比較難以令人滿意，尤其是型別的解除安裝，條件相當苛刻，但是這部分割槽域的回收是必要的。   根據虛擬機器規範的規定，當方法無法滿足記憶體分配需求時，將丟擲OutOfMemoryError異常。   6）執行時常量池   執行時常量（Runtime Constant Pool）是方法區的一部分。Class檔案中除了有類的版本、欄位、方法、介面等描述資訊外，還有一項資訊是常量池（Constant Pool Table），用於存放編譯器生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類載入後進入方法區的執行時常量池中存放。   Java虛擬機器對Class檔案每一部分（自然也包括常量池）的格式都有嚴格規定，每一個位元組用於儲存哪種資料都必須符合規範上的要求才會被虛擬機器認可、裝載和執行，但對於執行時常量，java虛擬機器規範沒有做任何細節的要求，不同的提供商實現的虛擬機器可以按照自己的需求來實現這個記憶體區域。不過一般來說，除了儲存Class檔案中描述的符號引用外，還會把翻譯出來的直接引用也儲存在執行時常量池中。   7）直接記憶體 直接記憶體（Direct Memory）並不是虛擬機器執行時資料區的一部分，也不是Java虛擬機器規範中定義的記憶體區域。但是這部分記憶體也被頻繁的使用，而且可能導致OutOfMemoryError異常出現。