java中劃分JVM內(nèi)存區(qū)域的詳細(xì)方法

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什么是JVM？JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機(jī)）的縮寫，JVM是一種用于計(jì)算設(shè)備的規(guī)范，它是一個虛構(gòu)出來的計(jì)算機(jī)，是通過在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上仿真模擬各種計(jì)算機(jī)功能來實(shí)現(xiàn)的。Java虛擬機(jī)包括一套字節(jié)碼指令集、一組寄存器、一個棧、一個垃圾回收堆和一個存儲方法域。

JVM屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺相關(guān)的信息，使Java程序只需生成在Java虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼（字節(jié)碼）,就可以在多種平臺上不加修改地運(yùn)行。JVM在執(zhí)行字節(jié)碼時(shí)，實(shí)際上最終還是把字節(jié)碼解釋成具體平臺上的機(jī)器指令執(zhí)行。

JVM內(nèi)存區(qū)域

JVM在運(yùn)行時(shí)候會將他管理的內(nèi)存劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域都有自己的用途，生命周期。下面我們根據(jù)內(nèi)存分區(qū)圖片逐個擊破：

程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）

程序計(jì)數(shù)器所占內(nèi)存小，他的作用可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的指示器，通過改變計(jì)數(shù)器的值來獲取下一條字節(jié)碼指令。

程序計(jì)數(shù)器在執(zhí)行Native方法的時(shí)候，計(jì)數(shù)器的值為空（undefined）。

程序計(jì)數(shù)器是線程私有的，每個線程都會分派一個。

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虛擬機(jī)棧（VM Stack）

虛擬機(jī)棧為JVM執(zhí)行java方法服務(wù)，每個方法被執(zhí)行的時(shí)候都會創(chuàng)建一個棧楨(Stack Frame)用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。每一個方法從調(diào)用直至執(zhí)行結(jié)束，就對應(yīng)著一個棧幀從虛擬機(jī)棧中入棧到出棧的過程。

虛擬機(jī)棧的局部變量表內(nèi)存儲了以下數(shù)據(jù)：

基本類型數(shù)據(jù)（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）

對象引用（reference 類型）

returnAddress 類型（指向了一條字節(jié)碼指令的地址）

需要注意的是局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間就已經(jīng)確定了，大小不再變動。

虛擬機(jī)棧也是線程私有的，每個線程都會分派一個。

JVM對虛擬機(jī)棧規(guī)定了兩種異常：

StackOverflowError：線程請求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度。

OutOfMemoryError：如果虛擬機(jī)?？梢詣討B(tài)擴(kuò)展，而擴(kuò)展時(shí)無法申請到足夠的內(nèi)存。

本地方法棧（Native Method Stack）

本地方法棧與虛擬機(jī)棧類似，主要區(qū)別就在于本地方法棧是專門為Native方法提供服務(wù)。

Native方法：在java中由Native關(guān)鍵字聲明的方法，非java語言實(shí)現(xiàn)，是引用本地庫提供的第三方語言方法。

本地方法棧也是線程私有的，每個線程都會分派一個。

堆（Heap）

堆是所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域，在JVM啟動時(shí)創(chuàng)建，一般是JVM內(nèi)占用最大的一塊，垃圾收集器（GC）管理的主要區(qū)域。

堆中主要存儲的數(shù)據(jù)為：

對象

數(shù)組

堆可以在物理上不連續(xù)，而只要在邏輯上連續(xù)即可，因此是一個可擴(kuò)展的內(nèi)存區(qū)域。

當(dāng)堆內(nèi)存大小不夠創(chuàng)建對象或數(shù)組所占用的內(nèi)存大小，并且不能夠再擴(kuò)展時(shí)，會拋出OutOfMemoryError異常。

方法區(qū)（Method Area）

方法區(qū)也是所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域。

方法區(qū)主要存儲的數(shù)據(jù)為：

已被JVM加載的類信息

常量（從jdk1.7開始，運(yùn)行時(shí)常量池移動到了堆中）

靜態(tài)變量

即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)

垃圾收集器（GC）比較少出現(xiàn)在這個區(qū)域，主要的內(nèi)存回收目標(biāo)是常量池的回收和對類型的卸載。

當(dāng)方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)，會拋出OutOfMemoryError異常。

常量池（Runtime Constant Pool）

常量池屬于方法區(qū)一部分，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用。編譯期和運(yùn)行期（String 的 intern() ）都可以將常量放入池中。內(nèi)存有限，無法申請時(shí)拋出 OutOfMemoryError異常。

從jdk1.7開始，運(yùn)行時(shí)常量池移動到了堆中。

直接內(nèi)存（Direct Memory）

直接內(nèi)存并不是JVM運(yùn)行時(shí)內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)域，也不是JVM規(guī)范中定義的內(nèi)存。

直接內(nèi)存占用物理內(nèi)存大小，需要注意在分配JVM內(nèi)存的時(shí)候要把直接內(nèi)存也計(jì)算在內(nèi)，否則在動態(tài)擴(kuò)展內(nèi)存時(shí)可能出現(xiàn)OutOfMemoryError異常。

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