JVM运行时内存区域

JVM运行时内存区域

Java程序的执行首先是源文件编译成字节码文件，JVM通过类加载将用到的字节码文件加载，然后交由JVM执行引擎执行。执行过程中，JVM会使用一块内存来保存运行时的数据以及相应的信息，这块内存就是Java虚拟机运行时数据区，也就是我们说的Java内存区域。运行时数据区划被分为几个部分，具体可以分为线程共享区域和线程隔离区域两大部分。

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• 线程共享区域：随着虚拟机进程的启动而存在，当前进程的所有线程都可以访问该区域。

• 线程隔离区域：随着进程线程的启动而存在，且随着线程的结束而销毁，每个线程都拥有属于自己的区域，相互之间不能访问。

在往下分运行时数据区一共可以分为五大部分，方法区、Java虚拟机栈、堆、本地方法栈、程序计数器。其中方法区、堆，是线程共享。Java虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器，是线程私有的。

相比较线程共享区域，线程隔离区域会稍微好理解一点，我们就先从线程隔离区域开始讲起。

线程隔离区域

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程序计数器

程序计数器是当前线程执行的字节码行号指示器，如果当前线程执行的是Java方法记录的就是当前执行的字节码行号，如果执行的Native方法则计数器值为空。

由于Java的多线程是抢占式的，抢占式调度指的是每条线程执行的时间、线程的切换都由系统控制，系统控制指的是在系统某种运行机制下，可能每条线程都分同样的执行时间片，也可能是某些线程执行的时间片较长，甚至某些线程得不到执行的时间片。在这种机制下，一个线程的堵塞不会导致整个进程堵塞。因而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。

程序计数器是唯一一个不会抛出OOM异常的区域。

Java虚拟机栈

Java虚拟机栈是存放栈帧的地方，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存放局部变量表、操作数栈、方法出口信息等。每一个方法的执行过程，都对应着一个栈帧在虚拟机栈入栈出栈过程。在这里说下局部变量表，顾名思义就是用来存储编译期可知的局部变量。局部变量表存储单位是Slot，对于基本数据类型（出了long和double）、对象引用都只用一个Slot。long和double则会占用2个Slot空间。

本地方法栈

本地方法栈看名字就和Java虚拟机栈比较类似，确实两只是作用对象不同。本地方法栈作用对象是Java方法，本地方法栈作用对象是Native方法。本地方法栈并不是一定要单独存在，例如HostSpot虚拟机就将两者合并为一个。

线程共享区域

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方法区

方法区是存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译（jit）后的代码等数据。以上是虚拟机规范里的，但不同虚拟机实现细节上会有所偏差，比如HotSpot虚拟机，方法区在jdk1.7之前称为永久代（PermGen）。

HotSpot使用永久代来实现方法区，让GC分代收集扩展至方法区，如此一来HotSpot的垃圾收集器也可以用来管理方法区。由于方法区主要存储类的相关信息，所以对于动态生成类的情况比较容易出现永久代的内存溢出。最典型的场景就是，在 jsp 页面比较多的情况，容易出现永久代内存溢出。

在jdk1.8的使用HotSpot使用元空间（Metaspace）来代替永久代，因为永久代有PermSize上限更容易照成内存溢出。而且永久代会为 GC 带来不必要的复杂度，回收效率偏低（因为方法区存储的东西存活时长比较久，例如被加载的类）。而元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。

在这里说明一下，移除永久代的工作从JDK1.7就开始了。JDK1.7中，存储在永久代的部分数据就已经转移到了Java Heap或者是 Native Heap。但永久代仍存在于JDK1.7中，并没完全移除。

运行时常量池

运行时常量池是方法区中用来存编译期产生的字面量、符号引用和运行时产生的常量。编译期产生的字面量和符号引用刚开始是在class文件的常量池中，当类加载后进入运行时常量池。运行时常量池相对于class文件常量池具有的一个重要特征是具备动态性，java语言并没有要求常量一定只有编译期才能产生，运行期间也可能将新的常量放入运行时常量池，例如String的intern方法。

堆

堆是Java虚拟机所管理的内存最大的一块，是用来存放对象实例的。同时堆也是垃圾收集器管理的主要区域，从内存回收角度来看，由于目前的收集器基本都采用分代收集算法，所以堆还可以细分为：新生代和老年代，相应的新生代和老年代也可以细分下去。堆只是在逻辑上连续的，在物理上可以不连续。

直接内存

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题外话，直接内存并不是JVM运行时内存区域但平常会用到，也会导致OOM。直接内存不受java堆得分配，是直接在物理内存上。jdk1.4加入的nio，引入了一种基于通道与缓存的io方式，使用Native函数直接分配堆外的内存，然后通过存储在Java堆得DirectByteBuffer对象进行操作。避免了数据在Java堆和Native堆来回复杂，大小受本机内存影响。

总结

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图待补充