JVM——运行时数据区

Java虚拟机运行时数据区

程序计数器

​ 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。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；如果线程正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空（Undefinded）。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OOM情况的区域。

Java虚拟机栈

​ 线程私有，与线程的生命周期相同。Java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。每一个方法从调用至执行完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

局部变量表	1。编译期可知的各种基本数据类型（boolean,byte,char,short,int,float,long,double）, 2。 对象引用（reference类型，对象起始地址的引用指针 或 对象的句柄 或与对象有关的其他位置） 3。returnAddress类型（字节码指令的地址）
操作数栈
动态链接

​ 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），其余的数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法执行期间不会改变局部变量表的大小。

​ 在虚拟机规范中，这个区域规定了两种异常状况：SOE，OOM。

• 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，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

​ 与虚拟机栈的作用非常相似，区别在于 虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。

​ 在虚拟机规范中对Native方法的实现语言、数据结构并没有强制规定。与虚拟机栈一样，本地方法栈 也会抛出 SOE和OOM。

Java堆

​ Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，所有线程共享，在虚拟机启动时创建，唯一目的存放实例对象。
虚拟机规范中的描述是：所有的对象实例以及数组都要在这里分配，但随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术 将会导致一些微妙的变化发生，所有对象堆上分配也逐渐变得不再”绝对“。

​ Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。从内存回收的角度来看，细分为年轻代和老年代；从内存分配的角度来看，细分为线程共享的Java堆中 可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）。

​ 根据虚拟机规范的规定，Java堆可以处以物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OOM异常。

方法区

​ 方法区 与 Java堆一样，各个线程共享的区域，用于存储 已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。

​ JDK1.7的HotSpot中，已经把原本放在永久代的字符串常量池移出。但仍然存在永久代。本质上与方法区不同，仅仅因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代手机扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已，这样HotSpot的垃圾收集器可以像管理Java堆一样管理这部分内存，能够省去专门为方法区编写内存管理代码的工作。对于其他虚拟机（如BEA JRockit、IBM J9等）来说是不存在永久代概念的。

​ Java虚拟机规范 对方法区的限制非常宽松，除了不需要连续的内存可扩展大小外，还可以选择不实现垃圾收集。相对而言，垃圾收集在方法区是比较少出现的，也并不代表 对象 永久存在。该区域的内存回收目标主要是针对 常量池的回收和对类型的卸载。也会抛出OOM异常

运行时常量池

​ 运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是 常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

​ 另一个重要特征是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，运行期间也能将新的常量放入池中，例如String类的intern()方法。 同样会抛出OOM异常。

直接内存

​ 直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。但这一部分内存也被频繁使用，会出现OOM异常。

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