JVM内存区域简述

JVM内存区域

本博客从《深入理解Java虚拟机》一书，如果博客中介绍比较模糊的地方可以参考原书，书籍非常的棒。

目录

JVM内存区域

运行时数据区域：

（1）程序计数器：（Program Counter Register） 线程私有，没有OutOfMemoryError

（2）Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）： 线程私有

（3）本地方法栈：（Native Method Stack） 线程私有

（4）Java堆：（Java Heap） 线程共享， 也有线程私有区域（TLAB）

（5）方法区：（Method Area） 线程共享的区域  （也叫永久带）

（6）运行时常量池：（Runtime Constant Pool） 线程共享的区域

（7）直接内存：（Direct Memory）

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运行时数据区域：

Java虚拟机锁管理的内存包括以下一个运行时数据区域：方法区（Method Area）、虚拟机栈（VM Stack）、本地方法栈（Native Method Stack）、堆（Heap）、程序计数器（Program Counter Register）；如下图所示：

（1）程序计数器：（Program Counter Register） 线程私有，没有OutOfMemoryError

程序计数器使一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在JVM的概念模型里，字节码解释器工作时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、分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都以来这个计数器。

（2）Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）： 线程私有

生命周期和线程周期相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

局部变量表：存放了编译期可知的各种基本数据类型（double、boolean、byte、char、short、int、float、long）、对象引用（reference类型，它不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。

可能异常：

1）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，即栈溢出；

2）扩展时无法申请到足够的内存，则抛出OutOfMemoryError异常；

（3）本地方法栈：（Native Method Stack） 线程私有

作用与上述的虚拟机栈发挥的作用时非常类似的，区别时虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。抛出的异常和上述的Java虚拟机栈一致：StackOverflowError和OutOfMemoryError。

（4）Java堆：（Java Heap） 线程共享， 也有线程私有区域（TLAB）

Java Heap时Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，Java堆是被所有线程共享的一块区域，在虚拟机启动时创建。此内存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在这里分配内存。关于这点，在Java虚拟机规范中的描述是：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配，但是随着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，变成了所有对象在堆上分配不再绝对了。

另外Java Heap是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称为“GC堆”（Garbage Collected Heap）。分代收集算法，因此Java Heap可分为新生代和老年代；再细致一些还能分为Eden空间，From Survivor，To Survivor，还存在一个多个线程有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。

注：Java虚拟机规范中说明了Java Heap可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可。如果堆中没有内存完成实例分配，且堆也无法再扩展，将会抛出OutOfMemoryError。

（5）方法区：（Method Area） 线程共享的区域  （也叫永久带）

方法区被用来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。Java虚拟机规范方法描述为堆的一个逻辑部分，但是它的一个别名叫做“Non-Heap（非堆）”，目的是与堆区分开来。

可能有OutOfMemoryError异常。

（6）运行时常量池：（Runtime Constant Pool） 线程共享的区域

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（Constant Pool Table），用于存放编译器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，可以是运行期放入的。

异常：同方法区，OutOfMemoryError

（7）直接内存：（Direct Memory）

不是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，但是可能会导致OutOfMemoryError异常。