深入理解java虚拟机

运行时数据区域

  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存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域，如下图所示

程序计数器（Program Counter Register）

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  程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的信号指示器。字节码解释器就是通过改变该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依赖计数器来完成。

  每一个JVM线程都有独立的程序计数器，各线程间的计数器互不影响，独立存储，确保线程切换后能够恢复到正确的执行位置。

  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。

Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）

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   Java虚拟机栈与程序计数器一样，也是线程私有的，其生命周期与线程相同。描述的是Java方法执行的内存模型，每一个方法被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虚拟机规范中对该区域规定了两种异常情况：1. 线程请求的深度大于虚拟机所允许的深度，抛出StackOverflowError异常。2. 虚拟机栈动态扩展无法申请到足够的内存时，抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈（Native Method Stack）

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  Java虚拟机可能会使用到传统的栈来支持native方法（使用Java语言以外的其它语言编写的方法）的执行，这个栈就是本地方法栈（Native Method Stack）。

  Java虚拟机规范中对该区域规定了两种异常情况：1. 线程请求的深度大于虚拟机所允许的深度，抛出StackOverflowError异常。2. 虚拟机栈动态扩展无法申请到足够的内存时，抛出OutOfMemoryError异常。

Java堆（Java Heap）

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  Java堆是Java虚拟机管理内存中最大的一块，是所有线程共享的内存区域，随虚拟机的启动而创建。该区域唯一目的是存放对象实例，几乎所有对象的实例都在堆里面分配。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，被称作“GC堆”。

  Java虚拟机规范中对该区域规定了OutOfMemoryError异常：如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆无法再扩展则抛出OutOfMemoryError异常。

方法区（Method Area）

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  方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，用于存储一杯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。Java虚拟机对这个区域的限制非常宽松，处理和Java对一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）

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  运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面常量和符号引用，这部分内容在类加载后存放到方法区的常量池中。

一句代码说明Java栈、Java堆和方法区三个最重要的内存区域之间的关联关系

Object obj = new Object();

假设这句代码出现在方法体中：

1. Object obj 这部分的语义反映到Java栈的本地变量表中，作为一个引用类型数据出现。
2. new Object() 这个部分的语义反映到Java堆中，形成一块存储了Object类型所有实例数据值的结构化内存，以及查找到此对象类型的地址信息。
3. Object类的类型数据（如对象类型、父类、接口的实现、方法等）存储在方法区中。