本文主要参考：《深入理解Java虚拟机》—周志明

 

0. 概述

我们知道java相比于c，c++的优势在于内存管理。而内存管理由JVM来负责

一个java程序的编译和执行过程如下：

 ●  java   ---------编译---------->   .class

 ●  类加载器负责加载各个字节码文件（.class）

 ●  加载完.class后，由执行引擎执行，在执行过程中，需要运行时数据层提供数据

 

而运行时数据区如下：

 

可以看到，运行时数据区分为：线程共享区，线程独享区

线程共享区：里面的内容都是由每个线程共享的

线程独占区：每个线程中都会分配属于自己的程序计数器，虚拟机栈等

我们平时所说的堆栈中的堆指的就是线程共享区中的堆；而栈指的是线程独享区的虚拟机栈，准确的说是虚拟机栈中的局部变量表。

程序计数器：记录当前线程所执行到的字节码的行号

虚拟机栈：存放方法运行时所需的数据

本地方法栈：为JVM所调用到的native及本地方法服务

堆内存：存储对象实例

方法区：存储运行时的常量池，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

 

1. 程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。如果程序线程执行的是java方法，这个技术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，这个计数器的值为undefined。而且，此区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

 

2. 虚拟机栈

https://www.cnblogs.com/Codenewbie/p/6184898.html

●虚拟机栈：描述的是java方法执行的动态内存模型

●栈帧：每个方法执行，都会创建一个栈帧，用于存储局部变量，操作数栈，动态链接，方法出口等。每一个java方法从被调用到执行完毕的过程，都伴随着对应的栈帧在JVM栈中的进栈和入栈。 

●局部变量表：存放编译器可知的各种基本数据类型（boolean,int等八种），对象引用类型（reference类型，他不等同于对象本身，根据不同的虚拟机实现，他可能是指向对象起始地址的应用指针，也可能指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置），returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）。局部变量表所需的内存空间其实在编译器就完成了分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多少内存就是固定的，运行期间是不会改变局部变量表的大小的（比如String name，局部变量只是存的name的引用值，而不是name的String对象，String对象是存在堆中的）

●大小：栈的大小是有限的，如果栈里面的帧过多就会栈内存溢出（stackOverFlowError）,比如递归没写好就容易出这个错误；如果我们将栈的大小设置成比计算机本身的大小还打，如果出现如无限递归，则会出现OutOfMemory的错误。即

-StackOverflowError:线程请求的栈深度超过了JVM栈所允许的栈深度 
-OutOfMemoryError:如果JVM栈是动态可扩展的，在无法申请到足够内存时，抛出该异常

 

3. 本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈很类似。像HotSpot虚拟机中，虚拟机栈和本机方法栈就是在一块的。但是我们现在是针对java虚拟机的规范来讲，而不是针对特定的某款虚拟机。而两者之间的区别就是：

虚拟机栈：为虚拟机执行java方法服务

本地方法栈：为虚拟机执行native方法服务

 

4.堆内存

堆是JVM所管理的最大的一块内存区域，它用于存放对象实例，因此也是垃圾收集管理的主要区域。

所有的对象实例都在堆中分配内存也不绝对，比如一些高级的技术如标量替换什么的。并不是所有的对象都会分配到堆上。 

当然堆内存满了也会抛出OutOfMemory

-Xmx -Xms 用来设置堆内存

关于堆内存我们主要focus垃圾回收机制，请看博文

 

5. 方法区

存储被虚拟机加载的类信息（类的版本，字段，方法，接口），常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等的数据

方法区又称为永久代（只在Hotspot中）

垃圾回收在方法区的行为（效率比较低，费的成本比较高，所以一般很少回收）

异常的定义（OutOfMemoryError）

 

6 运行时的常量池（方法区中）

Class文件中除了类的版本，字段，方法，接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译器生成的各种字面量或符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时的常量池存放

运行时常量池具备动态性，java语言不单单在编译期间会产生常量，在运行期间也可能将新的常量放入运行时常量池中，如开发人员用了String.intern()方法，之后的异常测试就是用该方法引起常量池抛出OOMError。

我们看这个例子：

public class demo {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "abc";
        String s2 = "abc";
        String s3 = new String("abc");

        System.out.println(s1 == s2);  //输出为  true
        System.out.println(s1 == s3);  //输出为  false
        System.out.println(s1 == s3.intern()); //输出为 true
    }
}

7. 直接内存

直接内存（Direct Memory）不是虚拟机运行时数据区域的一部分，也不是JVM规范中定义的内存区域，但其也频繁被使用。自JDK1.4后，引入了基于通道（Channel)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，并通过java堆中的DirectByteBuffer对象操作该块内存。避免了java堆和native堆之间的数据复制，提高了性能。 
本机直接内存不受java堆大小限制，但是受本机总内存大小和处理器的寻址空间限制。在动态扩展时也会抛出OOMError异常。