JVM运行时数据区详解

运行时数据区

概念： Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它管理的内存划分为若干个不同的区域。这些区域都有各自的用途，以及创建时间和销毁时间。

可按照由线程共享或线程隔离来将Java虚拟机运行时数据区划分如下：

• 线程私有的： 程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈
• 线程共享的： 堆，方法区

程序计数器

程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看做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获取下一条需要执行的字节码指令，分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复都要依赖这个计数器执行。

Java中的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器的执行时间的方式来实现的，即在任何一个时刻，一个处理器都只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，各条线程之间的计数器互不影响，独立存储，因此称这类内存区域为“线程私有”的内存。

PC的值：

• 如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的就是正在执行的字节码指令的地址。

• 如果正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空。

  此区域是唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

虚拟机栈

Java虚拟机栈也是线程私有的，其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： 每个方法在执行的过程中都会创建一个栈帧，用于存储·局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程中，就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈出栈的过程。

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*Error异常。
• 如果虚拟机可以动态扩展，并且在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

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，不过虚拟机栈是为执行Java方法服务，而本地方法栈是为Native方法服务。也会出现OutOfMemoryError和*Error错误。

堆

Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块区域，在虚拟机启动时创建。此区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都要在这里分配内存。

Java对是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被成为“GC堆”。

• 从内存回收的角度来看，由于现在收集器都基本采用分代手机算法，所以Java堆还可细分为： 新生代和老年代。 再细致一点: 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堆可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer, TLAB）。

  划分的目的只是为了更好的回收内存或更快的分配内存。

Java堆可以处在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是，将会抛出OutOfMemoryError错误。

方法区

各个线程共享的内存区域，它用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即使编译器编译后优化的代码等数据。相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少见的，但并非数据进入了方法区就永久存在，这个区域内存回收的目标主要针对常量池的回收和对类型的卸载。

同样，当方法区无法满足内存分配的需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池

运行时常量池时方法区的一部分，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。

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