重走JAVA之路（七）：你要的JAVA內存結構

1、運行時區域

雖然做爲Java程序員，不用太多關心Java內存管理這一塊，是由JVM自動管理，這一點肯定比C++深得我心（最近在學C++，很痛苦，不說了....），不瞭解JVM的內存結構和各個內存區域的工做職責，將對解決問題帶來很大的麻煩，先來張圖表示下，《深刻理解Java虛擬機（第2版）》中的描述是下面這個樣子的：

1.程序計數器

程序計數器屬於內存中比較小的一塊空間，屬於線程私有的，其做用能夠大概理解爲記錄當前線程所執行的字節碼位置，或者通俗來講能夠理解爲代碼執行到第幾行了，爲何須要這麼一小塊空間作這種事情呢，由於JVM的多線程操做實際上並非真正意義上的並行，是經過線程輪流切換並分配CPU執行時間片的方式來實現的，也就是一個CPU在某一個時間點只會執行一個線程中的指令，那麼在線程切換後，不知道本身以前執行的位置，豈不是很懵逼。。因此每一個線程都須要有一個獨立的程序計數器存儲，並且注意，此區域是惟一不會OutOfMemoryError狀況的區域，由於程序計數器是由虛擬機內部維護的。

2.虛擬機棧

棧也是屬於線程私有的一塊區域，既然是棧，那裏面確定是要放東西的，虛擬機棧裏面存着的是一種叫「棧幀」的東西，每一個方法會建立一個棧幀，棧幀中存放了局部變量表、操做數棧、動態連接、方法出口等信息。經常所說的棧內存也就是局部變量表這一部份內存空間，隨着方法的調用到執行的完成，也就對應着棧幀的進棧出棧

這裏須要注意一點，每一個棧幀的大小是在編譯期就已經分配好了的，運行時並不會改變其內存的大小。

棧的內存在固定大小的狀況下，若是調用深度大於JVM的範圍，就會拋出StackOverflowError異常，咱們來模擬一下看看

public class TestClass {
    public static void main(String []agrs){
        new TestClass().testStackOverFlowError();
    }
    public void testStackOverFlowError(){
        System.out.println("run");
        testStackOverFlowError();
    }
}

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
atcom.example.hik.lib.TestClass.testStackOverFlowError(TestClass.java:9)
複製代碼

能夠看到直接就拋出異常了

3.本地方法棧

和虛擬機棧其實相似，只不過一個是執行Java方法服務，而本地方法棧是執行native方法的，其餘就不過多介紹了，這塊區域涉及的比較少，可是與虛擬機棧同樣，本地方法棧也會拋StackOverflowError和OutOfMemoryError異常

4.堆

堆算是整個JVM管理的最大的一塊區域，是屬於線程共享區的，也稱GC堆，在JVM啓動時建立。該內存區域存放了對象實例及數組(全部new的對象)。Java堆能夠處於物理上不連續的內存空間中，只要邏輯上是連續的便可，就像咱們的磁盤空間同樣。在實現時，既能夠實現成固定大小的，也能夠是可擴展的，不過當前主流的虛擬機都是按照可擴展來實現的（經過-Xmx和-Xms控制）

從內存回收的角度上看，可分爲新生代（Eden空間，From Survivor空間、To Survivor空間）及老年代（Tenured Gen），具體回收算法就很少介紹了

5.方法區

方法區也是線程共享區，用於存儲【虛擬機加載的類信息（類的版本、字段、方法、接口），常量，靜態變量，即時編譯器編譯後的代碼等數據】，Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池，用於存放編譯器生成的各類符號引用，這部份內容將在類加載後放到方法區的運行時常量池中。

2、實例

public class TestClass {
    public static void main(String []agrs){
        A a =new A();
		a.test();
    }
}

複製代碼

有這麼一個類A，裏面有個test方法，那麼在執行這兩段代碼時，具體流程是怎麼樣的呢？

• 首先，建立一個A對象，運行時JVN先會去方法區找A的類型信息，若是沒有找到，那說明類A以前沒有被加載過，則使用Classloader將A.class字節碼文件加載到內存的方法區，將A類的類型消息存放至方法區，方便下次查找

• 第二步，JVM會在堆中給A的實例對象分配內存空間，通常是會被分配在新生代區域，這個實例是有着指向方法區中的A類型信息的引用，也就是第一步中的信息，指向方法區的內存地址

• 第三步，由於當前方法確定是執行在一個線程中的，那麼這個線程建立的同時，也建立一個虛擬機棧，在調用一個方法的時候就會建立一個棧幀，上面的a是A對象的引用，並持有着堆中A對象的內存地址

• JVM經過a引用找到堆中A對象的內存地址，找到A對象實例，再經過指向方法區中地址的引用找到A類型信息，拿到test()方法的字節碼信息，而後再執行test()方法

總結

• 線程共享區：堆、方法區 線程私有區：棧、程序計數器、本地方法棧
• 棧中存放的東西：一個個棧幀，保存着基本數據變量以及對象的引用（指向真實對象的地址），方法中的形參，方法調完以後自動進行回收，引用對象的地址，引用完後，棧空間地址當即被回收，堆空間等待GC
• 堆中存放的東西：真實的對象實例，而且每一個對象包含着一個Class信息，也就是棧引用-->堆對象及引用-->方法區類型信息
• 方法區：存放着Class類型信息及static靜態變量，其中還包括着常量池。