一篇文章總結(jié)Java虛擬機內(nèi)存區(qū)域模型

首先我們來看一下Java運行時的數(shù)據(jù)區(qū)域，Java虛擬機在執(zhí)行Java程序的過程中會把它所管理的內(nèi)存劃分成若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域，這些區(qū)域都有各自的用途，各自的創(chuàng)建和銷毀的時間。有的區(qū)域隨著虛擬機進程的啟動而存在，有些區(qū)域則依賴用戶線程的啟動和結(jié)束而建立和銷毀。

我們來看一下Java虛擬機運行時的數(shù)據(jù)區(qū)

結(jié)合這張圖，下面逐個來分析一下每個數(shù)據(jù)區(qū)域的特點。

1.程序計數(shù)器

程序計數(shù)器是一塊較小的內(nèi)存空間，可以看作是當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。

什么意思呢？我們知道，CPU的計算時間是以分片的方式給到每個線程的（換句話說，所謂并行其實本質(zhì)上還是串行），比如線程A執(zhí)行到一個地方，CPU將控制權(quán)給了線程B，那么線程A重新獲得CPU的資源時，如何恢復(fù)到剛才執(zhí)行的地方呢？這就是程序計數(shù)器要干的事了！它能幫助線程A找到剛剛執(zhí)行的地方，從而繼續(xù)剛剛的執(zhí)行。

為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，就要求每個線程都需要有個獨立的程序計數(shù)器，各條線程之間的計數(shù)器互不影響，獨立存儲。所以程序計數(shù)器是線程私有的。

另外，程序計數(shù)器是唯一一個在Java虛擬機規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。

2.Java虛擬機棧

Java虛擬機棧占有的內(nèi)存空間也就是我們平常所說的“棧內(nèi)存”，并且也是線程私有的，生命周期與線程相同。虛擬機棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個方法在執(zhí)行的同時，都會創(chuàng)建一個棧幀，用于存儲局部變量表（基本數(shù)據(jù)類型，對象的引用和returnAddress類型）、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。

局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配，當進入一個方法時，這個方法需要在棧幀中分配多大的局部變量空間是完全確定的，在方法運行期間不會改變局部變量表的大小。

每個方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，就對應(yīng)著一個棧幀從虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。對于Java虛擬機棧，有兩種以嘗情況：

• 如果線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverFlowError異常。
• 如果虛擬機棧在動態(tài)擴展時，無法申請到足夠的內(nèi)存，就會拋出OutOfMemoryError異常。

3.本地方法棧

本地方法棧和虛擬機棧所發(fā)揮的作用非常相似，它們之間的區(qū)別主要是：虛擬機棧是為虛擬機執(zhí)行的Java方法（即字節(jié)碼）服務(wù)的，而本地方法棧則為虛擬機使用到的Native方法服務(wù)。

與虛擬機棧類似，本地方法棧也會拋出StackOverFlowError和OutOfMemoryError異常。

4.Java堆

Java堆是Java虛擬機所管理的內(nèi)存中最大的一塊。Java堆在主內(nèi)存中，是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，其隨著JVM的創(chuàng)建而創(chuàng)建，堆內(nèi)存的唯一目的是存放對象實例和數(shù)組。同時Java堆也是GC管理的主要區(qū)域。

Java堆在物理上不需要連續(xù)的內(nèi)存，只要邏輯上連續(xù)即可。如果堆中沒有內(nèi)存完成實例分配，并且也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError異常。

5.方法區(qū)

方法區(qū)是所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域。用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。方法區(qū)也有一個別名叫Non-heap（非堆），用來與Java堆區(qū)分。

對于HotSpot虛擬機來說，方法區(qū)又習(xí)慣成為“永久代（Permancent Generation）”，但這只是對于HotSpot虛擬機來說的，其他虛擬機的實現(xiàn)上并沒有這個概念。相對而言，垃圾收集行為在這個區(qū)域比較少出現(xiàn)，但也并非不會來收集，這個區(qū)域的內(nèi)存回收目標主要是針對常量池的回收和對類型的卸載上。

根據(jù)Java 虛擬機規(guī)范的規(guī)定，當方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError 異常。

6.運行時常量池

運行時常量池屬于方法區(qū)。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量表，用于存放編譯期生成的各種字面常量和符號引用，這部分內(nèi)容將在類加載后進入方法區(qū)的運行時常量池中存放（JDK1.7開始，常量池已經(jīng)被移到了堆內(nèi)存中了）。

也就是說，這部分內(nèi)容，在編譯時只是放入到了常量池信息中，到了加載時，才會放到運行時常量池中去。運行時常量池縣歸于Class文件常量池的另外一個重要特征是具備動態(tài)性，Java語言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生，也就是并非預(yù)置入Class文件中常量池的內(nèi)容才能進入方法區(qū)的運行時常量池，運行期間也可能將新的常量放入池中，這種特性被開發(fā)人員利用的比較多的是String類的intern()方法。

當方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常，常量池屬于方法區(qū)，同樣可能拋出OutOfMemoryError異常。

下面針對Java內(nèi)存區(qū)域模型做一下簡單的總結(jié)。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持億速云。