JVM内存结构

• 内存区域

  • 线程私有

    1. 程序计数器

    2. java虚拟机栈

    3. 本地方法栈

  • 线程共享

    1. 堆

    2. 方法区          

  

 

堆和栈的区别

• 功能不同

  • 栈内存用来存储局部变量和方法调用。

• 而堆内存用来存储Java中的对象。无论是成员变量，局部变量，还是类变量，它们指向的对象都存储在堆内存中。

• 共享性不同

  • 栈内存是线程私有的。

  • 堆内存是所有线程共有的。

• 异常错误不同

  如果栈内存或者堆内存不足都会抛出异常。

  • 栈空间不足：java.lang.StackOverFlowError。

  • 堆空间不足：java.lang.OutOfMemoryError。

• 空间大小

  栈的空间大小远远小于堆的。

深入理解栈 —— 栈的组成

描述的是java 方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候 都会创建一个“栈帧”用于存储局部变量表(包括参数)、操作栈、方法出口等信息。每个方法被调用到执行完的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。声明周期与线程相同，是线程私有的。

 

• 局部变量表

 

        被组织为以一个字长为单位、从0开始计数的数组

        存放了编译器可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(引用指针，并非对象本身，对象本身存放在堆中)，其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量的空间，其余数据类型只占1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量是完全确定的，在运行期间栈帧不会改变局部变量表的大小空间。

• 操作栈

        和局部变量区一样，操作数栈也被组织成一个以字长为单位的数组。但和前者不同的是，它不是通过索引来访问的，而是通过入栈和出栈来访问的。可把操作数栈理解为存储计算时，临时数据的存储区域。下面我们通过一段简短的程序片段外加一幅图片来了解下操作数栈的作用。

int a = 100;

int b = 98;

int c = a+b;

从图中可以得出：操作数栈其实就是个临时数据存储区域，它是通过入栈和出栈来进行操作的。

 

• 帧数据区   

除了局部变量区和操作数栈外，java栈帧还需要一些数据来支持常量池解析、正常方法返回以及异常派发机制。这些数据都保存在java栈帧的帧数据区中。

当JVM执行到需要常量池数据的指令时，它都会通过帧数据区中指向常量池的指针来访问它。

除了处理常量池解析外，帧里的数据还要处理java方法的正常结束和异常终止。如果是通过return正常结束，则当前栈帧从Java栈中弹出，恢复发起调用的方法的栈。如果方法又返回值，JVM会把返回值压入到发起调用方法的操作数栈。

为了处理java方法中的异常情况，帧数据区还必须保存一个对此方法异常引用表的引用。当异常抛出时，JVM给catch块中的代码。如果没发现，方法立即终止，然后JVM用帧区数据的信息恢复发起调用的方法的帧。然后再发起调用方法的上下文重新抛出同样的异常。

深入理解堆

Java堆（Java Heap）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。此内存区域的唯一目的就是存放对象，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。 Java堆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）。 

从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本上都是采用分代收集算法回收内存，所以Java堆中还可以细分为：新生代和老年代；再细分一点的有：Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间等。

• 方法区 

也称”永久代” 、“非堆”， 它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域。默认最小值为16MB，最大值为64MB，可以通过-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 参数限制方法区的大小。

运行时常量池：是方法区的一部分，其中的主要内容来自于JVM对Class的加载。

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，用于存放编译器生成的各种符号引用，这部分内容将在类加载后放到方法区的运行时常量池中。

• 本地方法栈

与虚拟机栈基本类似，区别在于虚拟机栈为虚拟机执行的java方法服务，而本地方法栈则是为Native方法服务。

• 程序计数器

是最小的一块内存区域，它的作用是当前线程所执行的字节码的行号指示器，在虚拟机的模型里，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、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖计数器完成。