JVM内存详解
Java虚拟机的运行时内存空间可以分成五个部分：
- 程序计数器
- 虚拟机栈
- 本地方法栈
- 堆
- 方法区
内存划分示意图：
程序计数器
作用
- 当前线程所执行的字节码的行号指示器。
- 通过改变程序计数器的值来选取下一条要执行的字节码指令。
- 程序的分支，跳转，循环，异常处理，线程恢复依赖于程序计数器完成。
特性
- 是线程私有的，记录线程当前执行的位置。
- 若线程执行的是Java方法，则程序计数器记录的是字节码指令的地址；若执行的是Native方法，则计数器值为空。
虚拟机栈
定义
- 描述方法执行的内存模型。
- 虚拟机栈中保存着一个个栈帧，一个栈帧对应于一个方法。
- 一个方法被线程执行，则JVM创建一个栈帧，并将栈帧入栈；若一个方法执行完成，则对应的栈帧从虚拟机栈中出栈。
- 每个栈中包含的内容：
- 局部变量表
- 操作数栈
- 动态链接
- 方法出口
特性
- 虚拟机栈是线程私有的，一个线程拥有一个虚拟机栈。
局部变量表
- 局部变量表存放编译时期可知的：
- 基本数据类型
- 对象引用
- returnAddress类型
- 局部变量表所需的内存空间在编译时期完成分配，完全确定，运行时不改变。
- 对象引用：（也叫reference类型），本质是一个地址，指向一个对象的起始地址或一个代表对象的句柄。
- returnAddress类型：本质是一个地址，指向一条字节码执行。
可能的异常
StackOverFlow异常：请求的栈深度大于允许的最大深度。OutOfMemory异常，内存已用完，且无法扩展栈深度。
本地方法栈
- 类似于虚拟机栈，是用来存放Native方法的相关信息。
堆
定义
- 用来存放大部分的对象实例和数组。
特性
- 在堆中声明的对象不能直接访问，需通过虚拟机栈中对应的引用变量访问堆中的对象或数组。
- 所有线程共享的内存区域。
- 占JVM内存中的最大一部分。
- 物理上非连续，逻辑上连续。
- 垃圾回收的主要区域，也称GC堆。
可能的异常
OutOfMemoryError异常：内存用完了。
方法区
定义
- 用来存储已被JVM加载的：
- 类的信息
- 常量
- 静态变量
- 编译后的代码
特性
- 是各个线程共享的内存区域。
- 物理上不需要连续的内存空间。
- 大小可以固定，也可扩展。
- 可以不实现垃圾回收（数据非永久存在，回收主要是常量池的回收和类型的卸载）。
运行时常量池
定义 常量池中存放编译时期产生的各种字面量和符号引用。
特性
- 可以在运行时将新的常量放入方法区的运行时常量池中。
如：
String类中的intern方法：若常量池中已包含指定的字符串，则返回常量池中的字符串；否则，将指定的字符串加入常量池中，并返回此字符串对象的引用。
可能的异常
OutOfMemoryError异常：常量池无法申请内存时。
直接内存
NIO引入了一种基于通道和缓冲区的IO方式，它可以使用本地函数直接分配堆外内存，然后通过一个存储在堆里的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用来操作堆外内存中的数据。
直接内存不受Java堆大小的限制，但仍然受本机总内存的限制。
可能的异常
- OutOfMemoryError异常
class son extends father{ // 子类，存放于堆中
static int var1; // 静态成员变量，存放于方法区
static father var2; // 静态成员变量，存放于堆中
final double var3=3.14; // 常量，存放于方法区
void method1(){ // 方法，存放于虚拟机栈中
int var4; // 局部变量，存放于虚拟机栈的局部变量表中
father var5 = new father(); // 局部引用变量var5存放于虚拟机栈的局部变量表中，指向的对象存放在堆中
}
}
class father{
static int var1;
void method1(){
int var2;
}
}
JDK8的改动
- 取消“永久代”，使用“元空间”(metaspace)。
- 静态成员变量在堆中。
- 方法区是JVM规范，永久区是方法区的具体实现。
内存的划分：
- 虚拟机内存：
- 程序计数器
- 虚拟机栈
- 本地方法栈
- 堆（常量池，静态成员变量，对象，数组）
- 本地内存
- 元空间
参考：