【JVM】【四】【Java8内存结构图】

一、Java8内存结构图

二、术语解析

2.1、虚拟机内存和本地内存

2.1.1、虚拟机内存

Java虚拟机在执行的时候会把管理的内存分配成不同的区域，这些区域被称为虚拟机内存。

• 受虚拟机内存大小的参数控制，当大小超过参数设置的大小时就会报OOM。

2.1.2、本地内存

对于虚拟机没有直接管理的物理内存，也有一定的利用，这些被利用却不在虚拟机内存数据区的内存，我们称它为本地内存。

• 本地内存不受虚拟机内存参数的限制，只受物理内存容量的限制。
• 如果内存的占用超出物理内存的大小，同样也会报OOM。

2.2、Java堆（Java Heap）

java堆是JVM内存中最大的一块，由所有线程共享,是由垃圾收集器管理的内存区域，主要存放：对象实例（基本类型的数组也算对象）、字符串常量池、静态变量（类变量）、线程分配缓冲区（这个属于线程私有）。

• java堆既可以是固定大小的，也可以是可扩展的（通过参数-Xmx和-Xms设定）。
• 如果堆无法扩展或者无法分配内存时也会报OOM。

2.2.1、对象实例

• 类初始化生成的对象
• 基本数据类型的数组也是对象实例（byte/boolean/char/int/long/double/float/short）。
• 其中，定义在类中的成员变量，即没有static修饰符修饰的变量，随着类的实例产生和销毁，是类实例的一部分；在类初始化的时候，从运行时常量池取出直接引用或者值，与初始化的对象一起放入堆中。

2.2.2、字符串常量池

• 字符串常量池存储的是string对象的直接引用，而不是直接存放的对象，是一张string table。

2.2.3、静态变量

• 静态变量是有static修饰的变量，jdk7时从方法区迁移至堆中。

2.2.4、线程分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer）

• 线程私有，但是不影响java堆的共性。
• 增加线程分配缓冲区是为了提升对象分配时的效率。

2.3、方法区(Method Area)

方法区是规范，元空间是实现。

2.3.1、类元信息（Klass）

• 类元信息在类编译期间放入方法区，里面放置了类的基本信息，包括类的版本、字段、方法、接口以及常量池表（Constant Pool Table）。
• 常量池表存储了类在编译期间生成的字面量、符号引用，这些信息在类加载完后会被解析到运行时常量池中。

2.3.2、运行时常量池（Runtime Constant Pool）

• 运行时常量池主要存放在类加载后被解析的字面量与符号引用，但不止这些。
• 运行时常量池具备动态性，可以添加数据，比较多的使用就是String类的intern()方法。

2.4、直接内存

在jdk1.4中加入了NIO（New Input/Putput）类，引入了一种基于通道（channel）与缓冲区（buffer）的新IO方式，它可以使用native函数直接分配堆外内存，然后通过存储在java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作，
这样可以在一些场景下大大提高IO性能，避免了在java堆和native堆来回复制数据。

• 直接内存位于本地内存，不属于JVM内存，但是也会在物理内存耗尽的时候报OOM。

2.5、虚拟机栈（JVM Stacks）

虚拟机栈是线程私有的，随线程生灭。每个方法执行时，都会在虚拟机栈同步生成一个栈帧（stack frame）。每个栈帧都包含：局部变量表、操作数栈、动态连接、方法返回地址。
方法被执行时入栈，执行完后出栈。

• 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所规定的栈深度，则会抛出StackOverFlowError即栈溢出
• 如果虚拟机的栈容量可以动态扩展，那么当虚拟机栈申请不到内存时会抛出OutOfMemoryError即OOM内存溢出

2.5.1、局部变量表（Local Variable Table）

局部变量表是一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量。局部变量包括java基本数据类型、对象引用和returnAddress类型（它指向了一条字节码指令的地址）。（注：这里指的是方法内的局部变量）

2.5.2、操作数栈

2.5.3、动态连接

2.5.4、方法返回地址

2.6、本地方法栈（Native Method Stacks）

本地方法栈与虚拟机栈的作用是相似的,都会抛出OutOfMemoryError和StackOverFlowError，都是线程私有的。主要的区别在于：
1. 虚拟机栈执行的是java方法
2. 本地方法栈执行的是native方法(什么是Native方法？)

2.7、程序计数器（Program Counter Register）

程序计数器就是当前线程所执行的字节码的行号指示器，通过改变计数器的值，来选取下一行指令，通过他来实现跳转、循环、恢复线程等功能。

• 在任何时刻，一个处理器内核只能运行一个线程，多线程是通过线程轮流切换，分配时间来完成的，这就需要有一个标志来记住每个线程执行到了哪里，这里便需要到了程序计数器。
• 所以，程序计数器是线程私有的，每个线程都已自己的程序计数器。

参考：
https://www.cnblogs.com/webor2006/category/1154466.html?page=5
https://www.cnblogs.com/javastack/p/15153856.html
Java虚拟机规范8
深入理解Java虚拟机（第三版）