java中内存区域的划分

什么是JVM？

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。

JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码）,就可以在多种平台上不加修改地运行。JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

JVM内存区域

JVM在运行时候会将他管理的内存划分为多个区域，每个区域都有自己的用途，生命周期。下面我们根据内存分区图片逐个击破：

程序计数器（Program Counter Register）

程序计数器所占内存小，他的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的指示器，通过改变计数器的值来获取下一条字节码指令。

程序计数器在执行Native方法的时候，计数器的值为空（undefined）。

程序计数器是线程私有的，每个线程都会分派一个。

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虚拟机栈（VM Stack）

虚拟机栈为JVM执行java方法服务，每个方法被执行的时候都会创建一个栈桢(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。每一个方法从调用直至执行结束，就对应着一个栈帧从虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

虚拟机栈的局部变量表内存储了以下数据：

基本类型数据（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）

对象引用（reference 类型）

returnAddress 类型（指向了一条字节码指令的地址）

需要注意的是局部变量表所需的内存空间在编译期间就已经确定了，大小不再变动。

虚拟机栈也是线程私有的，每个线程都会分派一个。

JVM对虚拟机栈规定了两种异常：

StackOverflowError：线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度。

OutOfMemoryError：如果虚拟机栈可以动态扩展，而扩展时无法申请到足够的内存。

本地方法栈（Native Method Stack）

本地方法栈与虚拟机栈类似，主要区别就在于本地方法栈是专门为Native方法提供服务。

Native方法：在java中由Native关键字声明的方法，非java语言实现，是引用本地库提供的第三方语言方法。

本地方法栈也是线程私有的，每个线程都会分派一个。

堆（Heap）

堆是所有线程共享的内存区域，在JVM启动时创建，一般是JVM内占用最大的一块，垃圾收集器（GC）管理的主要区域。

堆中主要存储的数据为：

对象

数组

堆可以在物理上不连续，而只要在逻辑上连续即可，因此是一个可扩展的内存区域。

当堆内存大小不够创建对象或数组所占用的内存大小，并且不能够再扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区（Method Area）

方法区也是所有线程共享的内存区域。

方法区主要存储的数据为：

已被JVM加载的类信息

常量（从jdk1.7开始，运行时常量池移动到了堆中）

静态变量

即时编译器编译后的代码等数据

垃圾收集器（GC）比较少出现在这个区域，主要的内存回收目标是常量池的回收和对类型的卸载。

当方法区无法满足内存分配需求时，会抛出OutOfMemoryError异常。

常量池（Runtime Constant Pool）

常量池属于方法区一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。编译期和运行期（String 的 intern() ）都可以将常量放入池中。内存有限，无法申请时抛出 OutOfMemoryError异常。

从jdk1.7开始，运行时常量池移动到了堆中。

直接内存（Direct Memory）

直接内存并不是JVM运行时内存数据区域，也不是JVM规范中定义的内存。

直接内存占用物理内存大小，需要注意在分配JVM内存的时候要把直接内存也计算在内，否则在动态扩展内存时可能出现OutOfMemoryError异常。

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