运行时数据区

Java虚拟机运行时将其管理的内存区域划分为几个数据区。包括以下几个：

  • 虚拟机栈(VM Stack)

    • 虚拟机栈也是线程私有的。生命周期与线程相同。
    • 虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型：每个方法执行时，Java虚拟机会同步创建一个栈帧(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。一个方法从执行到结束，对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
    • 对于C/C++中所谓的堆内存和栈内存，在Java中划分的要更为细腻一些。栈通常指的就是这里的虚拟机栈，或者更多情况下指的就是虚拟机栈的局部变量表部分。
    • 局部变量表存放了编译器克制的各种Java虚拟机基本数据结构(boolean, byte, char, short, int, long, float, double)、对象引用(reference类型，指向对象起始地址的指针，或者指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置)和returnAddress类型(指向一条字节码指令的地址)。
    • 上述数据结构在局部变量表中的存储空间以局部变量槽(slot)来表示的。其中64位的long和double型占两个槽，其余占1个。具体的每个槽占32bit还是64bit，取决于具体的虚拟机如何实现。
    • 《Java虚拟机规范》中，对此内存区域规定了两类异常情况：
      1. 线程请求栈深超过虚拟机所允许栈深，抛StackOverflowError异常。
      2. 若虚拟机栈容量可动态伸展，栈扩展是无法申请足够内存时，抛OutOfMemoryError异常。

  • 本地方法栈(Native Method Stack)

    该内存区域发挥的作用类似虚拟机栈，只是为本地方法提供服务。有的虚拟机(如HotSpot)直接把本地方法栈和虚拟机栈合为一体。抛异常也同虚拟机栈。

  • 程序计数器(Program Counter Register)

    • 是一块较小的内存空间 。是程序控制流的指示器。可以看做当前线程所执行java字节码的行号指示器。

    • 是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都要依赖这个计数器来完成。

    • 线程私有。

    • 若线程执行的是一个Java方法，PCR记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果是本地方法(Native)，这个计数器的值应为空。

  • 堆区(Heap)

    • Java堆(Java Heap)是虚拟机所管理的内存中最大的一块儿。堆是所有线程共享的内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一作用就是存放对象实例，java世界里几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
    • Java堆是垃圾收集器管理的内存区域。GC操作的目标区域。
    • 堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续的。堆即可被实现为固定的，也可被实现为可扩展的，不过当前主流虚拟机都将其实现为可扩展的。(通过参数 -Xms 和 -Xmx设定)。
    • 如果在Java堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，抛OutOfMemoryError异常。

  • 方法区(Method Area)

    • 方法区同Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。《Java虚拟机规范》中把方法区描·述为堆的一个逻辑部分，但它却有一个别名“非堆”(Non-Heap)，目的是与Java堆区分开来。
    • **static final Class 常量池 **放在方法区

方法区指的是理论概念。

持久代/元空间指的是实现机制。

JDK 1.6 及之前：有永久代，字符串常量池和运行时常量池都存在持久代。

JDK 1.7 ： 有永久代，字符串常量池移到堆区 运行时常量池还在方法区。

JDK 1.8 及之后 ：无永久代，字符串常量池在堆区，运行时常量池在元空间。