Java内存区域

      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成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，有的区域伴随着虚拟机进程的启动而存在，有的区域则依赖于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:

• 程序计数器

      程序计数器是一块较小的内存区域，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一个需要执行的字节码指令。在多线程的环境中，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，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。如果线程正在执行的是一个Java方法，这和计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器则为空。此内存区域是唯一一个没有OutOfMemoryError情况的区域。

• Java虚拟机栈

      与程序计数器一样，Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。Java虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用直到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈到出栈的过程。而我们经常所说的栈指的是虚拟机栈中的局部变量表部分。

      局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型、对象引用。其中64位长度的long和double类型的数据会占用两个局部变量空间，其余的数据类型只占用1个。局部变量表所需要的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时这个方法需要在栈帧分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

    这个区域中会出现两种异常：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所需要的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈扩展时无法申请足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

• 本地方法栈

      本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常类似的，它们的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。HotSpot虚拟机直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一，与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflow和OutOfMemoryError异常。

• Java堆

      Java堆是Java虚拟机所管理的内存区域中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，从内存回收的角度来看，Java堆还可以细分成：新生代和老年代，再细致一点，可以分成Eden空间、From Survivor空间和To Survivor空间等，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可。Java堆使用-Xms和-Xmx来进行控制。

• 方法区

      方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被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，很多人更愿意把方法区称为永久代。但是，对于HotSpot虚拟机，根据官方发布的路线图信息，已经开始放弃永久带改为Native Memory来实现方法区，在目前已经发布的JDK1.7 HotSpot中，已经把原本放在永久带的字符串常量池移出。

      Java堆除了不需要连续的内存和可以选择固定的大小和可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

• 运行时常量池

    运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。常量池可以理解为Class文件之中的资源仓库，它是Class文件结构中与其他项目资源关联最多的数据类型。常量池中主要存放两大类常量，字面量和符号引用。字面量包括文本字符串、声明为final的常量值等；符号引用包括类和接口的完全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符。

• 直接内存

      在JDK1.4中新加入了NIO类，引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。本机直接内存的方式不受Java堆大小的限制，但是，既然是内存，肯定受到本机总内存大小以及处理器寻址空间的限制。

 

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