JVM内存管理机制

JVM执行java程序的过程：java源代码文件（.java）会被java编译器编译为字节码文件（.class），然后由JVM中的类加载器加载各个类的字节码文件，加载完毕后，交由JVM执行引擎执行。在这个过程当中，JVM会用一段空间来存储执行程序期间需要用到的数据和相关信息，这段空间就是运行时数据区，也就是JVM内存，JVM将它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域，如下图所示：

如图所示，我们可以知道运行时数据区分为线程私有数据区和线程共享数据区。

1.线程私有数据区

（1）程序计数器

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，就是通过改变计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。在JVM规范中，这是唯一不会出现OOM的区域。

（2）虚拟机栈

java方法执行的栈帧，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，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

a.局部变量表：存放了编译期可知的各种基本数据类型、对象引用类型和returnAddress类型，它所需的内存空间在编译期间完成分配。

b.JVM规范中，对这个区域规定的两种异常：一种是如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，则抛出StackOverflowError，另一种是如果虚拟机栈可动态扩展且扩展时无法申请到足够的内存，则抛出OOM。

（3）本地方法栈

Native方法执行的栈帧，在虚拟机规范中，对这个区域无强制规定，由具体的虚拟机自由实现，和虚拟机栈一样，对这个区域规定了两种异常。

2.线程共享数据区

（1）堆

存放对象实例和数组，这块区域是虚拟机管理的内存中最大的一块，是垃圾收集器管理的主要区域，被称为“GC堆”，在JVM规范中，如果在堆中没有内存完成实例分配且堆也无法再扩展时，会抛出OOM。

（2）方法区

存储已被虚拟机加载的Class类信息、final常量、static静态变量、即时编译器编译后的代码等数据，这个区域又被称为“永久代”，在JVM规范中，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OOM异常。

a.运行时常量池：Class类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进入方法区的运行时常量池中存放，它是方法区的一部分，会受到方法区内存的限制，在JVM规范中，当常量池无法申请到内存时，会抛出OOM。

3.内存分配示例

Book b = new Book();
b.read();

如上内存分配过程为：

（1）Book类首先被加载到虚拟机的方法区。

（2）在栈中分配引用变量b，开辟内存空间。

（3）在堆中分配内存空间，将栈中引用变量b，指向堆内存的首地址。

（4）使用引用变量b，调用方法read()。