JAVA 每日知识点 之 Java 内存区域 （20160826）

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。

1、程序计数器，是一块较小的内存空间，可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里，字节码解释器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实现的。为了保证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。如果正在执行的是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；如果执行的是Native方法，这个计数器值为空。此内存区域是唯一一个没有OutOfMemoryError的区域。

2、Java虚拟机栈 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：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧用于存储 局部变量表， 操作栈， 动态链接， 方法出口等信息。每一个方法被调用直至完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

通常说的Java内存分为 堆内存(Heap)和 栈内存(Stack)， 这里的栈内存，其实就是 虚拟机栈中的局部变量表。

3、局部变量表存放了编译期可知的各种 基本数据类型， 对象引用和 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，这个方法需要分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

这个区域规定了两种异常情况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所运行的深度，将抛出StackOverflowError；如果虚拟机栈可以动态扩展(当前大部分都可以)，当在扩展时无法申请到足够的内存时会抛出 OutOfMemoryError

4、本地方法栈,与虚拟机栈的作用相似，区别是本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈没有强制规定，具体的虚拟机可以自由实现，有的虚拟机甚至直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

5、Java堆 是虚拟机所管理的内存中最大的一块。java堆被 所有线程共享，在虚拟机启动时创建。此区域的目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，从内存回收角度看，由于现在收集器基本都采用 分代收集算法，Java堆还可以细分为： 新生代和 老年代；再细致点有 Eden空间， From Survivor空间， To Svrvivor空间。

当前主流的虚拟机都支持对Java堆的扩展( -Xmx和 -Xms控制)

当在扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError

6、方法区，与Java堆一样，是线程共享的。用于存放已被虚拟机加载的 类信息， 常量， 静态变量， 即时编译器编译后的代码等。对于在HotSpot虚拟机上，有很多人习惯把方法区成为“ 永久代”(Permanent Generation)，是因为HotSpot中把GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区。对于其他虚拟机（BEA JRockit,IBM J9等）是不存在永久代的概念的。

Java虚拟机规范对这个区域的限制非常宽松，垃圾收集行为在这个区域是比较少见的。这个区域的内存回收主要是针对 常量池的回收和对 类型的卸载，一般来说这个区域的回收成绩比较难以令人满意，尤其是类型的卸载，条件相当苛刻

这个区域也会抛出OutOfMemoryError。

7、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存放到方法区的运行时常量池中。

8、对象访问

即使是最简单的访问，也会涉及 Java栈， Java堆， 方法区这三个最重要的内存区域，如下的语句

Object obj = new Object();

假设这句代码出现在方法体中，那 Object obj 将会反映到Java栈的本地变量表中，作为一个 reference 类型数据出现。

new Object() 会反映在Java 堆中，形成一块存储了Object 类型所有实例数据值的结构化内存。另外关于此对象类型数据(对象类型，父类，实现的接口，方法)的地址信息，保存在 方法区的运行时常量池中