java运行时内存数据区_运行时数据区域（Java内存结构）

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而创建，有的区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

JDK1.8和之前的版本略有不同：

1.线程私有

1.1程序计数器

程序计数器(Program Counter Register)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，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，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，一个处理器只会执行一条线程中的指令。为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程需要有一个独立的程序计数器。各条线程之间互不影响，独立存储。

如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令地址。如果正在执行的是Native方法，这个计数器则为空(Undefined)。

此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

1.2Java虚拟机栈

Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)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一个栈帧(Stack Frame)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从入栈到出栈的过程。Java方法有两种返回方式：return语句和抛出异常，不管哪种返回方式都会导致栈帧被弹出。

局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型，对象引用(reference类型，它不等同于对象本身，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)和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)。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。

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；

如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

1.3本地方法栈

本地方法栈(Native Method Stack)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方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

2.线程共享

2.1Java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实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存(有JIT时例外)。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。

如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法在扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

2.2方法区

方法区(Method Area)与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，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。

很多人都更愿意把方法区称为永久代(Permanent Generation)，本质上两者并不等价，仅仅是因为HotSpot虚拟机使用永久代来实现方法区而已。《Java虚拟机规范》只是规定了有方法区这么个概念和它的作用，并没有规定如何去实现它。那么，在不同的JVM上方法区的实现肯定是不同的。方法区和永久代的关系很像Java中接口和类的关系，类实现了接口，而永久代就是HotSpot虚拟机对虚拟机规范中方法区的一种实现方式。永久代是HotSpot的概念，其它的虚拟机实现并没有永久代这一说法。

JDK1.8的时候，HotSpot的永久代被彻底移除了(JDK1.7就已经开始了)，取而代之的是元空间，元空间使用的直接内存。

当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

2.3运行时常量池

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。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(Constant Pool Table)，用于存放编译器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。

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动态性，Java语言不限制常量只能在编译期产生，运行期间也可以将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用得比较多的便是String类的intern()方法。

JDK1.7及之后的版本的JVM已经将运行时常量池从方法区中移了出来，在Java堆(Heap)中开辟了一块区域存放运行时常量池。

当运行时常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

2.4直接内存

直接内存(Direct Memory)并不是虚拟机运行时数据区域的一部分。

3.参考