JVM内存模型【翻译】

当你运行一个Java程序的时候，需要开辟一定的空间存放代码执行所需要的数据，
通常称之为JVM内存。
虽然如果你只是单纯的写程序，了解JVM内存的细节没有太大的必要，
但随着你越深入的了解Java的内在机制，比如做一些性能优化的时候，
你会越来越发现了解JVM内存的重要性。
当你对JVM内存有了足够的了解的时候，
你在应付内存管理，性能优化时就能更加从容自若，
作为一个程序员所必要有的好奇心来说，
理解JVM是如何分配内存，以及垃圾回收器（GC）是如何工作的本身也是一个愉快的过程。

JVM内存模型

执行一个程序的过程中，JVM会将JVM内存分成几个部分。
有些内存块会随着JVM的启动而被分配并随着JVM的退出而消亡，
有些则是线程级的数据块。
也就是说随着线程的生命周期共存。

下面是一个基本的JVM内存结构。

JVM内存模型

下面简单的说一下这几个部分吧。

堆区

堆区随着JVM的启动而被分配，主要负责存储生成的class实例和数组。

堆的大小可以是固定的，或者是动态调整的（基于系统配置），
并且分配到堆上的数据并不需要是连续的。

JVM允许开发者或者用户配置堆区的初始化大小，堆是否允许动态的伸缩，以及堆的最大最小值等等。

如果需要分配内存但是堆已经占满的情况下，会抛出一个OurOfMeoryError。

方法区和运行时常量池

方法区主要用来存放每个class的结构，
例如：运行时常量，字段和方法，方法和构造函数的代码等。

方法区也是在JVM启动时被创建。
尽管从逻辑上来说它是堆区的一部分但是不能被GC给回收，
相反对于堆的垃圾回收却是强制的。
方法区可以是一个固定的大小，也可以根据需要扩张或者压缩。
方法区上的内存分配同样不必是连续的。

当JVM无法为方法区分配更多的内存时，会抛出OutOfMemoryError

JVM栈

对于每一个线程都有一个私有的栈。
堆存储帧。
栈帧用来存储数据，临时结果，动态链接，返回函数值，抛出异常等。

栈维护了局部变量，临时结果并且在函数执行和返回上起到作用。
除了将栈帧压入和压出之外，我们不会直接操作栈本身。
栈帧也是在堆上被分配的（HotSpot VM）。
同样栈上的内存分配也不需要是连续的。

正是因为这样的规定允许了栈可以是固定或者动态调整的。
如果我们使用固定大小的栈，那么对于每一个栈在初始化时所分配的大小都是不一样的。

如果栈上的内存不够分配的时候，JVM会抛出一个StackOverflowError

如果JVM栈可以动态扩展，但是当栈在初始化或者在动态扩展时所需的内存不够时，
JVM会抛出一个OutOfMemoryError

本地方法栈

本地方法栈又叫做C栈。
它支持了本地方法（通常由其他语言写成）在执行时每个线程上的内存分配。

基本上逻辑和JVM栈相似。

PC寄存器（程序计数器）

每一个JVM线程都有其独立的程序计数器。
任何时候，每个JVM线程都在执行某个单独的方法，通常叫做当前方法。

因为Java程序也包含本地代码（例如本地库），因此我们需要两种不同的方式来处理程序计数器。
当方法不是本地方法时，程序计数器将包含当前执行的JVM指令的地址，
否则标记为undefined。

这些就是关于JVM内存模型的一个简单介绍。

A 参考

https://howtodoinjava.com/java/garbage-collection/jvm-memory-model-structure-and-components/
https://docs.oracle.com/cd/B28359_01/server.111/b31107/asmcon.htm#OSTMG036