VM虚拟机—JVM内存

 JVM在运行时将数据划分为了5个区域来存储，这5个区域图示以下：  

其中方法区和堆对是全部线程共享的内存区域；而java栈、本地方法栈和程序员计数器是运行时线程私有的内存区域。

　　首先咱们熟悉一下一个 Java 程序的工做过程。一个 Java 源程序文件，会被编译为字节码文件（以 .class 为扩展名），每一个 Java 程序都须要运行在本身的 JVM 上，被 JVM 经过字节码解释器加载运行。那么程序开始运行后，都是如何涉及到各内存区域的呢？

　　归纳地说，JVM 初始运行的时候都会分配好 Heap 和 方法区，而 JVM 每遇到一个线程，就为其分配一个 Stack、本地方法栈 和 程序计数器。当线程终止时，三者所占用的内存空间也会被释放掉。这也是为何要把内存区域分为线程共享和非线程共享的缘由，非线程共享的那三个区域的生命周期与所属线程相同，而线程共享的区域与 Java 程序运行的生命周期相同，因此这也是系统垃圾回收的场所只发生在线程共享的区域（实际上对大部分虚拟机来讲是发生在 Heap 上）的缘由。

 

下面将逐一介绍下各个区域所作的工做及其充当的功能。 

Java堆（Heap）

　　对于大多数应用来讲，Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被全部线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时建立。此内存区域的惟一目的就是存放对象实例，几乎全部的对象实例都在这里分配内存。

　　Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，所以不少时候也被称作“GC堆”。若是从内存回收的角度看，因为如今收集器基本都是采用的分代收集算法，因此Java堆中还能够细分为：新生代和老年代；再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。

　　根据Java虚拟机规范的规定，Java堆能够处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的便可，就像咱们的磁盘空间同样。在实现时，既能够实现成固定大小的，也能够是可扩展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的（经过-Xmx和-Xms控制）。

　　若是在堆中没有内存完成实例分配，而且堆也没法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区（Method Area）

　　方法区域存放了所加载的类的信息（名称、修饰符等）、类中的静态变量、类中定义为final类型的常量、类中的Field信息、类中的方法信息，当开发人员在程序中经过Class对象中的getName、isInterface等方法来获取信息时，这些数据都来源于方法区域，可见方法区域的重要性。一样，方法区域也是全局共享的，它在虚拟机启动时在必定的条件下它也会被GC，当方法区域须要使用的内存超过其容许的大小时，会抛出OutOfMemory的错误信息。 
　　在Sun JDK中这块区域对应的为PermanetGeneration，又称为持久代，默认为64M，可经过-XX:PermSize以及-XX:MaxPermSize来指定其大小。 

程序计数器（Program Counter Register）

　　程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它的做用能够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（仅是概念模型，各类虚拟机可能会经过一些更高效的方式去实现），字节码解释器工做时就是经过改变这个计数器的值来选取下一条须要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都须要依赖这个计数器来完成。 
因为Java虚拟机的多线程是经过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个肯定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来讲是一个内核）只会执行一条线程中的指令。所以，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都须要有一个独立的程序计数器，各条线程之间的计数器互不影响，独立存储，咱们称这类内存区域为“线程私有”的内存。 
      若是线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；若是正在执行的是Natvie方法，这个计数器值则为空（Undefined）。

此内存区域是惟一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError状况的区域。

JVM栈（JVM Stacks）

　　JVM栈是线程私有的，每一个线程建立的同时都会建立JVM栈，JVM栈中存放的为当前线程中局部基本类型的变量（java中定义的八种基本类型：boolean、char、byte、short、int、long、float、double）、部分的返回结果以及Stack Frame，非基本类型的对象在JVM栈上仅存放一个指向堆上的地址，所以Java中基本类型的变量是值传递，而非基本类型的变量是引用传递，Sun           JDK的实现中JVM栈的空间是在物理内存上分配的，而不是从堆上分配。 
　　因为JVM栈是线程私有的，所以其在内存分配上很是高效，而且当线程运行完毕后，这些内存也就被自动回收。

　　在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：若是线程请求的栈深度大于虚拟机所容许的深度，将抛出StackOverflowError异常；若是虚拟机栈能够动态扩展（当前大部分的Java虚拟机均可动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也容许固定长度的虚拟机栈），当扩展时没法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈（Native Method Stacks）

　　本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的做用是很是类似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

　　与虚拟机栈同样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。