白小姐和JVM第一次：JVM的线程私有区域和线程共享区域

1、JVM简介

1.1虚拟机简介：

JVM（Java Virtual Machine的简介，意为Java虚拟机）
虚拟机：指通过软件模拟的具有完整硬件功能的，运行在一个完全隔离的环境中的完整计算机系统，常见虚拟机有： JVM、VMwave、Virtual Box

1.2JVM和其他两个虚拟机的区别：

a、VMware与VirtualBox是通过软件模拟物理CPU的指令集，物理系统中会有很多的寄存器
b、JVM则是通过软件模拟Java字节码的指令集，JVM中只是主要保留了PC寄存器，其他的寄存器都进行了裁剪JVM是一台被定制过的现实中不存在的计算机。
我们只需要知道：Java是一台被裁剪过的，只能处理Java字节码的虚拟机。

2、Java内存区域与内存溢出异常

2.1运行时数据区域：

JVM会在执行Java程序的过程中把它管理的内存划分为若干个不同的数据区域，这些数据区域各有各的用处，各有各的创建与销毁时间，有的区域随着JVM进程的启动而存在，有的区域则依赖于用户线程的启动和结束而创建与销毁，一般来说：JVM管理的内存将会包含以下几个运行时的数据区域：
线程私有区域：程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈
线程共享区域：Java堆、方法区、运行时常量池

2.2线程私有区域

2.2.1 程序计数器

 程序计数器是一块比较小的内存空间，可以看作是当前线程锁执行的字节码的行号指示器。
 如果当前线程正在执行的是一个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；如果正在执行的是一个Native方法，这个计数器值为空。
 程序计数器内存区域是唯一一个在JVM规范中没有规定任何 OOM情况的区域。
 这个我们也十分容易理解，我们的程序计数器只是存储正在执行的虚拟机字节码的指令的地址，是一个定长的数据，所以它不会存在内存溢出的情况。所以我们不需要为他规定任何OOM情况。

什么是线程私有？

 由于JVM的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现，因此在任何一个确定的时刻，一个处理器（多核处理器则指的是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此为了切换线程后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们就把类似这类区域称之为“线程私有”的内存。

2.2.2Java虚拟机栈

 虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法执行的同时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。每一个方法调用至执行完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈和出栈的过程。声明周期与线程相同。
我们在Java中学习的栈区实际上就是此处我们的虚拟机栈，详细一点就是我们的虚拟机栈中的局部变量表的部分。

局部变量表：

 存放了编译器可知的各种基本数据类型（8大基本数据类型）、对象引用。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法的时候，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在执行期间不会改变局部变量表的大小。
此区域一共会产生以下两种异常：
栈溢出：1、如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度（-Xss设置栈容量），将会排除StackOverFlowError异常。
内存溢出：2、虚拟机在动态扩展时无法申请到足够的内存，会抛出OOM异常。

2.2.3本地方法栈

 本地方法栈和虚拟机栈的作用完全一样，他俩的区别无非是本地方法栈为虚拟机使用的Native方法服务，而虚拟机栈为JVM执行的Java方法服务。

2.3线程共享区域

2.3.1Java堆

 Java堆（Java Heap）是JVM所管理的最大内存区域，Java堆是所有线程共享的一块区域，在JVM启动时创建，此内存区域存放都是对象实例。JVM规范中说到：“所有对象实例以及数组都要在堆上分配”
Java堆是垃圾回收器管理的最大内存区域。因此很多时候可以称之为“GC堆”。根据JVM规范规定的内容，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中。Java堆在主流的虚拟机中都是可扩展的（-Xmx设置最大值，-Xms设置最小值）。
如果在堆中没有足够的内存完成实例分配并且堆也无法再拓展时，将会抛出OOM

2.3.2方法区

 方法区与Java堆一样，是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、即时编译器编译后的代码等数据。在JDK8以前的HotSpot虚拟机中，方法区也被成为“永久代”(在JDK8之后被称为元空间)
 永久代并不意味着数据进入方法区就永久存在，此区域的内存回收主要是针对常量池的回收以及对类型的卸载。
 比如：我们如果通过反射，把我们的一个文件加载到我们的永久代里面，卸载就不会存在，还有就是对于不常用的变量进行回收。
我们要时刻记住的是，能加载就能够卸载，所以我们的永久代里面的数据也不会是我们所说的永远存在。
JVM规范规定：当方法区无法满足内存分配需求时，将会抛出OOM异常。

2.3.3运行时常量池（方法区的一部分）

运行时长量池是方法区的一部分，存放字面量与符号引用
字面量：字符串（jdk7以后将其放在了堆空间上）、final常量、基本数据类型的值。
符号引用：类和结构的完全限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和描述符。

总结

这是JVM虚拟机的最基础的知识，也是为我们了解Java中的存储机制打下的基础。所以，宝宝要好好理解。