Java虛擬機管理的內存運行時數據區域解釋

概述

Java虛擬機在執行Java程序的過程當中會把它所管理的內存劃分爲若干個不一樣數據區域。這些區域都有各自的用途，以及建立和銷燬的時間，有的區域隨着虛擬機進程的啓動而存在，有些區域則是依賴用戶線程的啓動和結束而創建和銷燬。

程序計數器

程序計數器是一塊較小的內存空間，它能夠看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。在虛擬機的概念模型裏，字節碼解釋器工做時就是經過改變這個計數器的值來選取下一條須要執行的字節碼指令，分支，循環，跳轉，異常處理，線程恢復等基礎功能都須要依賴這個計數器來完成。

若是線程正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼指令的地址，若是正在執行的是Native方法，這個計數器值則爲空。此內存區域是惟一個在Java虛擬機規範中沒有規定任何OurOfMemoryError狀況的區域。

虛擬機棧

與程序計數器同樣，Java虛擬機棧也是線程私有的，它的生命週期與線程相同。虛擬機棧描述的是Java方法執行的內存模型，每一個方法在執行的同時都會建立一個棧幀（Stack Frame）用於存儲局部變量表，操做數棧，動態連接，方法出口等信息。每個方法從調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機棧中入棧到出棧的過程。

局部變量表存放了編譯期可知的各類基本數據類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對象引用（Object reference）和字節碼指令地址（returnAddress類型）。

在Java虛擬機規範中，對於此區域規定了兩種異常情況：若是線程請求的棧深度大於虛擬機所容許的深度，將拋出StackOverflowError異常；若是虛擬機棧能夠動態擴展，當擴展時沒法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError異常。

對於32位的jvm，默認大小爲256kb, 而64位的jvm, 默認大小爲512kb,能夠經過-Xss設置虛擬機棧的最大值。不過若是設置過大，會影響到可建立的線程數量。

方法區

方法區與Java堆同樣，是各個線程共享的內存區域，它用於存儲已被虛擬機加載的類信息，常量，靜態變量，即時編譯器編譯後的代碼等數據。

根據Java虛擬機規範的規定，當方法區沒法知足內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。

本地方法棧

本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧所發揮的做用很是相似，區別在於虛擬機棧爲虛擬機執行Java方法服務，而本地方法棧則是爲虛擬機使用到的Native方法服務。

Java堆

Java堆（java heap）是Java虛擬機所管理的內存中最大的一塊，它是被全部線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啓動時建立，此內存區域的惟一目的就是存放對象實例，幾乎全部的對象實例都在這裏分配內存。

Java堆是垃圾收集管理的主要區域，所以不少時候也被稱爲 "GC" 堆。

根據Java虛擬機規範的規定，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）若是在堆中沒有內存完成實例分配，而且堆也沒法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError異常。

摘自《深刻理解 Java 虛擬機：JVM 高級特性與最佳實踐》（第二版）