Java内存区域笔记（一）

 

程序计数器:

程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作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就是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。

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，一个处理器(对于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。每个线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。

如果线程正在执行的是一个Java方法，这个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native方法，这个计数器值则为空。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规则中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

Java虚拟机栈
与程序计数器一样，Java虚拟机栈也是线程私有的，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针(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完成的过程，就对应着一个栈针在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

经常有人把Java内存区分为堆内存和栈内存，这种分法很粗糙，栈就是现在讲的虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中局部变量表部分。

局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象引用(reference类型，它不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向对象起始地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置)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),其余的数据类型也占用1个。

在java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况: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(当前大部分java虚拟机都可动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈)，如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈所发挥的作用都是十分相似的，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。甚至有的虚拟机，例如Sun HotSpot虚拟机直接就把本地方法栈和虚拟栈合二为一，与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

Java堆

对于大多数应用来说，Java堆是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。

所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称为GC堆，从内存回收的角度来看，由于现在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，再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。

从内存分配的角度来看：线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区，不管如何划分，都与存放内容无关，无论哪个区域，存储的都仍然是对象实例。

根据Java虚拟机规范的设定，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样，在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以使用扩展的，不过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，并且堆中也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemeryError异常。