浅谈JVM内存模型——模块概述

参考资料：深入理解Java虚拟机-JVM高级特性与最佳实践（电子书，大家可以在网上找到！里面讲的挺全的！可以参考一下！！）

首先让我们看看JDK1.6-JDK1.8对应的JVM内存模型

• JDK 1.6内存模型
  
• JDK 1.7内存模型
  
• JDK1.8内存模型
  

JVM内存模型的各个模块

程序计数器PCR

• 程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作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（仅仅是概念模型，各种虚拟机可能会通过一些更高效的方式去实现），字节码的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需要依赖这个计数器来完成。

Java虚拟机栈

• Java虚拟机栈也是线程私有的，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：每个方法在执行的同时都会创建I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。每一个方法从调用到执行完成的过程就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

• 此区域会产生两种异常：
  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），将会抛出StackOverFlowError异常；
  ② 虚拟机在动态扩展时无法申请到足够的内容在这里插入代码片，会抛出OOM（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，它们之间的区别不过是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。

Java堆

• 对于大多数应用来说，Java堆是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内存区域，在虚拟机启动时创建。
• Java堆区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。（注意是几乎！！）
• Java堆事垃圾收集器管理的主要区域，所以有的时候也被称为“GC堆”。
• 如果在堆中没有足够的内存完成实例分配并且堆也无法进行扩展时，会抛出OOM异常。

方法区/元数据区

• 方法区和Java堆一样，也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。
• Java虚拟机规范对方法区的限制非常宽松，除了和堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。这个区域的内存回收主要针对的是常量池的回收和对类型的卸载。
• 当方法区无法满足内存分配需求时， 将抛出OOM异常。

常量池

Class文件常量池

• Class文件常量池用于存放编译时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进入方法区的运行时常量池中进行存放。

运行时常量池

• 运行时常量池在JDK不同版本所属区域也不同（参考开始的三个图嘻嘻）
• 用于存放在编译时期和运行时期产生的常量，这里所说的常量包括：基本类型、包装类（包装类不管理浮点类型，整形只管理-128~127）和String。
• 运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备了动态性：Java语言中并不是只能在编译时期才会产生常量（也就是说并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入运行时常量池），运行时期也可能会产生新的常量池，比如：可以用String.intern()方法将String强制入池。
• 类加载时，会查询字符串常量池以保证运行时常量池所引用的字符串与字符串常量池中的是一致的。

字符串常量池

• 存储字符串对象或者是字符串对象的引用。

直接内存

• 在JDK1.4中新加入了NIO（New Input/Ouput）类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirecByteBuffer对象作为这块内存的应用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能（避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据）
• 直接内存的额分配不会受到Java堆中大小的限制，但是会受到本机总内存（包括RAM以及SWAP区或者分页文件）大小以及处理器寻址空间的限制，也可能会出现OOM异常。

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