Java内存区域

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域各有的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随虚拟机进程的启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

 

1.程序计数器

一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器工作时通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能要依赖这个计数器完成。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，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对多核处理器来说是一个内核），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，每条线程都需要有一个独立的程序计数器。如果线程正在执行一个Java方法，计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果正在执行Native方法，计数器值为空。

2.虚拟机栈

线程私有，生命周期与线程相同。描述Java方法执行的内存模型：每个方法在执行时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用到执行完成的过程，对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

局部变量表存放在编译期可知的各种基本数据类型、对象引用和returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）。

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

3.本地方法栈

与虚拟机栈的作用相似，区别在于虚拟机栈执行Java方法，本地方法栈执行Native方法。

有些虚拟机（如Sun Hotspot）直接把虚拟机栈和本地方法栈合二为一。

4.堆

被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建，几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存，但随着JIT编译器的发展和逃逸分析技术成熟，栈上分配、标量替换使所有对象都分配在堆上不那么绝对。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，称GC堆。

Java堆可以细分为新生代和老年代，再细致一点有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。

线程共享的堆有可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。

Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可。

5.方法区

线程共享的内存区域，用于存储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。

6.运行时常量池

是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，具备动态性，运行期间也可能将新的常量放入池中，如String类的intern()方法。

7.直接内存

JDK 1.4新加入NIO（New Input/Output 类），引入一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。