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java虚拟机在执行java程序的过程中会把它所管理的内存分为若干个不同的数据区域,这些区域都有各自的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机进程的启动而存在,有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁的,根据<<java虚拟机规范(第2版)>>的规定,java虚拟机所给管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域:

方法区和堆是由所有线程共享的数据区

虚拟机栈和本地方法栈,程序计数器是线程隔离的数据区

程序计数器:是一块较小的内存空间,它的作用可以看做是当前线程所指向的字节码的行号指示器,在虚拟机的概念模型里,字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令.由于java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的,在任何时刻,一个处理器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,每条线程都需要有一个独立的程序计数器…

值得注意的是:如果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;如果正在执行的是Native方法,这个计数器值则为空.此内存区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域.

java虚拟机栈:与程序计数器一样,java虚拟机栈也是线程私有的,生命周期与线程相同.虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型:每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧(方法运行期的基础结构)用于存储局部变量表,操作栈,动态链接,方法出口等信息,每个方法被调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程…我们常所的栈内存就是指虚拟机栈,更具体指的是虚拟机栈中的局部变量表部分.

局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型,对象引用,其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间,其余的数据类型只占1个.局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小.

java虚拟机中对虚拟机栈规定了两种异常

 1如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常2如果虚拟机栈可以动态扩展,当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常.

本地方法栈:本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用很相似,区别是虚拟机栈为虚拟机执行java方法(字节码)服务,而本地方法栈是为虚拟机使用到的Native方法服务.与虚拟机栈一样,本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常

java堆:对很多应用来说,java堆是java虚拟机所管理的内存中最大的一块.是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建.此区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例和数组都在java堆上分配内存.java堆是垃圾回收器管理的主要区域,因此很多时候也被称做”GC堆”,java堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可,就像我们的磁盘空间一样,实现时既可以实现成固定大小的,也可以是可扩展的,当前主流的虚拟机都是按照可扩展实现的,如果在堆中没有内存完成实例分配,堆也无法扩展时,就会抛出OutOfMemoryError异常.

方法区:与java堆一样,是各个线程共享的内存区域,存储已被虚拟机加载的类信息,常量,静态变量,即时编译器编译后的代码等数据.习惯在HotSpot虚拟机上开发程序的人员愿意把方法区称为”永久代”,是因为他们使用永久代来实现方法区,对于其他虚拟机不存在永久代的概念,方法区与java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展,除此之外还可以选择不实现垃圾收集,垃圾收集的行为在这个区域比较少见,这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载.

运行时常量池:是方法区的一部分.Class文件中除了有类的版本,字段,方法,接口等描述信息外,还有常量池,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容在类加载后存放到方法区的运行时常量池中,java虚拟机规范对常量池没有任何细节的要求,可以按照自己的需求实现这个内存区域.一般来说,除了保存Class文件中描述的符号引用外,还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池.

运行时常量池相对于Class文件常量池具备一个重要特征”动态性”,因此常量不一定只在编译期产生,运行期也可以将新的常量放入池中,利用的多的是String类的intern()方法

常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常.

详细的内容可以看 周志明的<<深入理解java虚拟机>>第2章 2.2部分的内容