JVM之一：基础篇 - JVM运行时数据区

       本篇博文是JVM系列博文的第一篇， 主要讲述HotSpot虚拟机在执行Java程序的时候运行时数据区域（JVM）的划分。主要包括以下5个部分，如下图所示：

1、方法区

        方法区是各个线程共享的区域，很多时候我们也叫它“永久代”。它用于存储已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。此外，运行时常量池也是方法区的一部分，Class文件中除了有类的版本、字段、方法和接口等信息外，还有就是常量了。用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。比如应用在启动的时候会将 Integer类型的 1 ~ 128放入常量池中（享元模式），String类型的值以及final修饰的对象等都会放入常量池中。

2、堆

        堆与方法区一样，也是各个线程共享的区域，也是GC回收的主要场所。Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，在虚拟机启动时创建。Java堆得唯一作用就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配。从GC回收的角度上讲，Java堆还可以分为新生代和老年代，新生代又分为 Eden 空间、From Survivor空间、ToSurvivor空间（后续再GC回收时会详细讲解）。

3、虚拟机栈

        虚拟机栈是线程私有的，它的生命周期和线程的生命周期一样。Java虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接和方法出口等信息。每个方法从调用到执行完成的过程就对应着帧帧在虚拟机栈中入栈和出栈过程。

        局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（Boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型， 它不等于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）。

        其中64位长度的 long 和 double 类型的数据会占用 2 个 局部变量空间（Slot），其余数据类型只占一个，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空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

       在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出 StackOverflowError 异常；如果虚拟机可以动态拓展，如果拓展是无法申请到足够的内存，将抛出 OutOfMemoryError 异常。

4、本地方法栈

        本地方法栈和虚拟机栈发挥的作用是几乎是一样的，唯一的区别在于虚拟机栈位虚拟机执行Java方法服务，本地方法栈位虚拟机使用到的 Native 方法服务。

5、程序计数器

        程序计数器是一块较小的内存空间，可以看做是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这个计数器的值来选取吓一跳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。

        由于Java虚拟机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的，在任何一个确定的时刻，一个处理器都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各个线程之间互不影响，独立存储。如果线程正在执行一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机自己饿啊指令的地址；如果正在执行的是 Native 方法，这个计数器的值位 空 （Undefined）。

        总结：JVM基础篇就说到这里，主要是为后续的博文在铺垫。通过这篇博文我们知道了JVM的大概分区以及各分区的作用，后续我们将会围绕着从程序运行的角度出发去详细探讨各区域的详细流程。