java基础---->java虚拟机运行环境数据区域说明

堆(heap)、栈(stack)和方法区(method)
 
JAVA的JVM的内存可分为3个区：堆(heap)、栈(stack)和方法区(method区)

堆栈(Stack)是操作系统在建立某个进程时或者线程(在支持多线程的操作系统中是线程)为这个线程建立的存储区域，该区域具有先进后出的特性。Java中分配堆内存是自动初始化的。引用数据类型，需要用new来创建，既在栈空间分配一个地址空间，又在堆空间分配对象的类变量。 Java中所有对象的存储空间都是在堆中分配的，但是这个对象的引用却是在栈中分配,也就是说在建立一个对象时从两个地方都分配内存，在堆中分配的内存实际建立这个对象，而在栈中分配的内存只是一个指向这个堆对象的指针(引用)而已。数组一样，数组既在栈空间分配数组名称，又在堆空间分配数组实际的大小！

一、堆区（heap）:

1、每一个Java应用都唯一对应一个JVM实例，每一个实例唯一对应一个堆。应用程序在运行中所创建的所有类实例或数组都放在这个堆中,并由应用所有的线程共享。存储的全部是对象，每个对象实例都包含一个与之对应的class的信息的引用。(而class信息存储在方法区域，class的目的是得到操作指令)，

2.jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享，堆中不存放基本类型和对象引用，只存放对象本身

3.this 在堆空间分配 。

二、栈区（stack）:

存储局部变量和返回结果，与方法的调用和返回有关。

1.每个线程包含一个栈区，栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象)，对象都存放在堆区中

2.每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的，其他栈不能访问。

3.栈分为3个部分：基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)。基础数据类型直接在栈空间分配， 方法的形式参数，直接在栈空间分配，当方法调用完成后从栈空间回收。 

三、方法区:

1.又叫静态区，跟堆一样，被所有的线程共享。方法区包含所有的class的信息和static变量。如class，static变量，它们都是在整个程序中永远唯一的元素，。

2.Method Area由所有的jvm线程共享。它存储每个Class的结构，比如说运行时常量池、域、方法数据、方法体、构造函数、包括类中的专用方法、实例初始化、接口初始化。其中的Runtime Constant Pool是代表运行时每个class文件中的常量表。每个Runtime
Constant pool都是在jvm的method area中分配的，每个class或者interface的constant pool都是在jvm创建class或接口的时候创建的。

3、字符串常量在 DATA 区域分配 。

四、例子说明

为了更清楚地搞明白发生在运行时数据区里的黑幕，以下面2个非常简单的小程序为例。
AppMain.java

public class AppMain //运行时, JVM把AppMain的信息都放入方法区
{
public static void main(String[] args) //main方法本身放入方法区。
{
Sample test1 = new Sample(" 测试1 "); //test1是引用，所以放到栈区里， 产生的Sample对象内容应该放到堆里面
Sample test2 = new Sample(" 测试2 ");
test1.printName();
test2.printName();
}
}

Sample.java

public class Sample //运行时, jvm把Sample的信息都放入方法区
{
/** 范例名称 */
private String name; //new Sample实例后， name引用放入栈区里,name对象放入堆里

/** 构造方法 */
public Sample(String name) {
this.name = name;
}

/** 输出 */
public void printName() //print方法本身放入方法区里。
{
System.out.println(name);
}
}

当执行指令“java AppMain”时，系统收到了我们发出的指令，启动了一个Java虚拟机进程，这个进程首先从classpath中找到AppMain.class文件，读取这个文件中的二进制数据，然后把Appmain类的类信息存放到运行时数据区的方法区中。这一过程称为AppMain类的加载过程。

接着，Java虚拟机定位到方法区中AppMain类的Main()方法的字节码，开始执行它的指令。这个main()方法的第一条语句就是： Sample test1=new Sample("测试1"); 语句很简单，就是让java虚拟机创建一个Sample实例，并且呢，使引用变量test1引用这个实例。
1、 Java虚拟机一看，不就是建立一个Sample实例吗，简单，于是就直奔方法区而去，先找到Sample类的类型信息再说。结果呢，没找到，这会儿的方法区里还没有Sample类呢。于是，它立马加载了Sample类，把Sample类的类型信息存放在方法区里。

2、下面，Java虚拟机做的第一件事情就是在堆区中为一个新的Sample实例分配内存, 这个Sample实例持有着指向方法区的Sample类的类型信息的引用。这里所说的引用，实际上指的是Sample类的类型信息在方法区中的内存地址，其实，就是有点类似于C语言里的指针，而这个地址呢，就存放了在Sample实例的数据区里。

3、 在JAVA虚拟机进程中，每个线程都会拥有一个方法调用栈，用来跟踪线程运行中一系列的方法调用过程，栈中的每一个元素就被称为栈帧，每当线程调用一个方法的时候就会向方法栈压入一个新帧。这里的帧用来存储方法的参数、局部变量和运算过程中的临时数据。OK，原理讲完了，就让我们来继续我们的跟踪行动！位于“=”前的Test1是一个在main()方法中定义的变量，可见，它是一个局部变量，因此，它被会添加到了执行main()方法的主线程的JAVA方法调用栈中。而“=”将把这个test1变量指向堆区中的Sample实例，也就是说，它持有指向Sample实例的引用。

OK，到这里为止呢，JAVA虚拟机就完成了这个简单语句的执行任务。

4、接下来，JAVA虚拟机将继续执行后续指令，在堆区里继续创建另一个Sample实例，然后依次执行它们的printName()方法。当JAVA虚拟机执行test1.printName()方法时，JAVA虚拟机根据局部变量test1持有的引用，定位到堆区中的Sample实例，再根据Sample实例持有的引用，定位到方法区中Sample类的类型信息，从而获得printName()方法的字节码，接着执行printName()方法包含的指令。

 

参考：java Runtime Data Areas（java虚拟机运行环境数据区域说明)

      java堆、栈、方法区的理解