java虛擬機(jī)內(nèi)存模型
五個(gè)主要模塊【程序計(jì)數(shù)器，虛擬機(jī)棧，本地方法棧，堆，方法區(qū)】
先來一張JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域圖，再接下來一一分析各區(qū)域功能
1.程序計(jì)數(shù)器
程序計(jì)數(shù)器（program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間，它可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。對(duì)于一個(gè)運(yùn)行的Java而言，每一個(gè)線程都有一個(gè)PC寄存器。如果線程執(zhí)行Java方法時(shí)，PC寄存器的內(nèi)容總是下一條將被執(zhí)行的指令地址，如果線程執(zhí)行的是Native方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器值為空（Undefined）。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。
2.java虛擬機(jī)棧
與程序計(jì)數(shù)器一樣，Java虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線程私有的，它的生命周期與線程相同。虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。每一個(gè)方法從調(diào)用到完成的過程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中入棧到出棧的過程。下面借用網(wǎng)友的一張圖可能會(huì)更清晰：
局部變量表存放了預(yù)編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對(duì)象引用（reference類型）和returnAddress類型（指向了一條字節(jié)碼指令的地址）。其中64位長度的long和double類型的數(shù)據(jù)會(huì)占用2個(gè)局部變量空間（Slot），其余的數(shù)據(jù)類型只占用1個(gè)。
在Java虛擬機(jī)規(guī)范中，Java虛擬機(jī)棧規(guī)定了兩種異常情況：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機(jī)?？梢詣?dòng)態(tài)擴(kuò)展，如果擴(kuò)展時(shí)無法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存，就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。換句話說，如果線程棧的大小有1MB，如果當(dāng)前線程大量使用了遞歸，那么當(dāng)線程的棧幀總和超過1MB，JVM就會(huì)拋出StackOverflowError。另外，創(chuàng)建線程數(shù)量是需要分配線程棧內(nèi)存的，但系統(tǒng)沒有內(nèi)存可以分配時(shí)，就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。
3.本地方法棧
本地方法棧（Native Method Stack）與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，它們之間的區(qū)別不過是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)，而本地方法棧則為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。與虛擬機(jī)棧一樣，本地方法棧區(qū)域也會(huì)拋出StackOverflowError 和OutOfMemoryError異常。
4.Java堆
對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來說，Java 堆(Java Heap)是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊。Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目 的就是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存，例如對(duì)象實(shí)例和數(shù)組。這一點(diǎn)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中的描述是:所有的對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組都要在堆上分配e，但是隨著JTT編譯器的發(fā)展與逃逸分析技術(shù)逐漸成熟，棧上分配、標(biāo)量替換優(yōu)化技術(shù)將會(huì)導(dǎo)致一些微妙的變化發(fā)生，所有的對(duì)象都分配在堆上也漸漸變得不是那么“絕對(duì)”了。Java堆同樣是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，由于現(xiàn)在的收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中還可以細(xì)分為新生代和老年代。當(dāng)前主流的虛擬機(jī)都是按照可擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)的（通過-Xmx和-Xms控制）。如果堆中沒有內(nèi)存完成實(shí)例分配，并且對(duì)也無法再擴(kuò)展時(shí)，將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。
5.方法區(qū)
方法區(qū)（Method Area）與Java堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。方法區(qū)也稱Non-Heap（非堆），目的是與Java堆區(qū)分開來，可通過-XX:MaxPermSize設(shè)置內(nèi)存大小。從JVM運(yùn)行時(shí)區(qū)域內(nèi)存模型來看（本文第一張圖），堆和方法區(qū)是兩塊獨(dú)立的內(nèi)存塊。但從垃圾收集器來看，HotSpot虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇把GC分代收集擴(kuò)展至方法區(qū)，或者說使用永久代來實(shí)現(xiàn)方法區(qū)，所以很多人都更愿意把方法區(qū)稱為“永久代”，如下圖所示：
6.運(yùn)行時(shí)常量池
運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool）是方法區(qū)的一部分，用于存放Class文件在編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用，因?yàn)镃lass文件除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項(xiàng)信息是常量池（Constant Pool Table）。這部分內(nèi)容將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中存放。同時(shí)運(yùn)行時(shí)常量池具備動(dòng)態(tài)性，并非預(yù)置入Class文件中常量池的內(nèi)存才能進(jìn)入方法區(qū)運(yùn)行時(shí)常量池，運(yùn)行期間也可能將新的常量放入池中，例如String類的inter()方法。既然運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分，自然受到方法區(qū)內(nèi)存限制，當(dāng)常量池?zé)o法再申請(qǐng)到內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。
