深入理解JVM——JVM内存模型
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了深入理解JVM——JVM内存模型相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
JVM内存模型
Java虚拟机(Java Virtual Machine=JVM)的内存空间分为五个部分，分别是：
1. 程序计数器
2. Java虚拟机栈
3. 本地方法栈
4. 堆
5. 方法区。
下面对这五个区域展开深入的介绍。
一、 程序计数器
1.1. 什么是程序计数器？
注：但是，如果当前线程正在执行的是一个本地方法，那么此时程序计数器为空。
1.2. 程序计数器的作用
程序计数器有两个作用：
字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制，如：顺序执行、选择、循环、异常处理。
在多线程的情况下，程序计数器用于记录当前线程执行的位置，从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。
1.3. 程序计数器的特点
是一块较小的存储空间
线程私有。每条线程都有一个程序计数器。
是唯一一个不会出现OutOfMemoryError的内存区域。
生命周期随着线程的创建而创建，随着线程的结束而死亡。
二. Java虚拟机栈(JVM Stack)
2.1. 什么是Java虚拟机栈？
Java虚拟机栈是描述Java方法运行过程的内存模型。
Java虚拟机栈会为每一个即将运行的Java方法创建一块叫做“栈帧”的区域，这块区域用于存储该方法在运行过程中所需要的一些信息，这些信息包括：
局部变量表
存放基本数据类型变量、引用类型的变量、returnAddress类型的变量。
操作数栈
动态链接
方法出口信息
等
当一个方法即将被运行时，Java虚拟机栈首先会在Java虚拟机栈中为该方法创建一块“栈帧”，栈帧中包含局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息等。当方法在运行过程中需要创建局部变量时，就将局部变量的值存入栈帧的局部变量表中。
当这个方法执行完毕后，这个方法所对应的栈帧将会出栈，并释放内存空间。
注意：人们常说，Java的内存空间分为“栈”和“堆”，栈中存放局部变量，堆中存放对象。
这句话不完全正确！这里的“堆”可以这么理解，但这里的“栈”只代表了Java虚拟机栈中的局部变量表部分。真正的Java虚拟机栈是由一个个栈帧组成，而每个栈帧中都拥有：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。
2.2. Java虚拟机栈的特点
局部变量表的创建是在方法被执行的时候，随着栈帧的创建而创建。而且，局部变量表的大小在编译时期就确定下来了，在创建的时候只需分配事先规定好的大小即可。此外，在方法运行的过程中局部变量表的大小是不会发生改变的。
Java虚拟机栈会出现两种异常：StackOverFlowError和OutOfMemoryError。
a) StackOverFlowError：
若Java虚拟机栈的内存大小不允许动态扩展，那么当线程请求栈的深度超过当前Java虚拟机栈的最大深度的时候，就抛出StackOverFlowError异常。
b) OutOfMemoryError：
若Java虚拟机栈的内存大小允许动态扩展，且当线程请求栈时内存用完了，无法再动态扩展了，此时抛出OutOfMemoryError异常。
Java虚拟机栈也是线程私有的，每个线程都有各自的Java虚拟机栈，而且随着线程的创建而创建，随着线程的死亡而死亡。
注：StackOverFlowError和OutOfMemoryError的异同？
StackOverFlowError表示当前线程申请的栈超过了事先定好的栈的最大深度，但内存空间可能还有很多。
而OutOfMemoryError是指当线程申请栈时发现栈已经满了，而且内存也全都用光了。
3. 本地方法栈
3.1. 什么是本地方法栈？
本地方法栈和Java虚拟机栈实现的功能类似，只不过本地方法区是本地方法运行的内存模型。
本地方法被执行的时候，在本地方法栈也会创建一个栈帧，用于存放该本地方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、出口信息。
方法执行完毕后相应的栈帧也会出栈并释放内存空间。
也会抛出StackOverFlowError和OutOfMemoryError异常。
4. 堆
4.1. 什么是堆？
堆是用来存放对象的内存空间。
几乎所有的对象都存储在堆中。
4.2. 堆的特点
线程共享
整个Java虚拟机只有一个堆，所有的线程都访问同一个堆。而程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈都是一个线程对应一个的。
在虚拟机启动时创建
垃圾回收的主要场所。
可以进一步细分为：新生代、老年代。
新生代又可被分为：Eden、From Survior、To Survior。
不同的区域存放具有不同生命周期的对象。这样可以根据不同的区域使用不同的垃圾回收算法，从而更具有针对性，从而更高效。
堆的大小既可以固定也可以扩展，但主流的虚拟机堆的大小是可扩展的，因此当线程请求分配内存，但堆已满，且内存已满无法再扩展时，就抛出OutOfMemoryError。
5. 方法区
5.1. 什么是方法区？
Java虚拟机规范中定义方法区是堆的一个逻辑部分。
方法区中存放已经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。
5.2. 方法区的特点
线程共享
方法区是堆的一个逻辑部分，因此和堆一样，都是线程共享的。整个虚拟机中只有一个方法区。
永久代
方法区中的信息一般需要长期存在，而且它又是堆的逻辑分区，因此用堆的划分方法，我们把方法区称为老年代。
内存回收效率低
方法区中的信息一般需要长期存在，回收一遍内存之后可能只有少量信息无效。
对方法区的内存回收的主要目标是：对常量池的回收 和 对类型的卸载。
Java虚拟机规范对方法区的要求比较宽松。
和堆一样，允许固定大小，也允许可扩展的大小，还允许不实现垃圾回收。
5.3. 什么是运行时常量池？
方法区中存放三种数据：类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码。其中常量存储在运行时常量池中。
我们一般在一个类中通过public static final来声明一个常量。这个类被编译后便生成Class文件，这个类的所有信息都存储在这个class文件中。
当这个类被Java虚拟机加载后，class文件中的常量就存放在方法区的运行时常量池中。而且在运行期间，可以向常量池中添加新的常量。如：String类的intern()方法就能在运行期间向常量池中添加字符串常量。
当运行时常量池中的某些常量没有被对象引用，同时也没有被变量引用，那么就需要垃圾收集器回收。
6. 直接内存
直接内存是除Java虚拟机之外的内存，但也有可能被Java使用。
在NIO中引入了一种基于通道和缓冲的IO方式。它可以通过调用本地方法直接分配Java虚拟机之外的内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象直接操作该内存，而无需先将外面内存中的数据复制到堆中再操作，从而提升了数据操作的效率。
直接内存的大小不受Java虚拟机控制，但既然是内存，当内存不足时就会抛出OOM异常。
综上所述
Java虚拟机的内存模型中一共有两个“栈”，分别是：Java虚拟机栈和本地方法栈。
两个“栈”的功能类似，都是方法运行过程的内存模型。并且两个“栈”内部构造相同，都是线程私有。
只不过Java虚拟机栈描述的是Java方法运行过程的内存模型，而本地方法栈是描述Java本地方法运行过程的内存模型。
Java虚拟机的内存模型中一共有两个“堆”，一个是原本的堆，一个是方法区。方法区本质上是属于堆的一个逻辑部分。堆中存放对象，方法区中存放类信息、常量、静态变量、即时编译器编译的代码。
堆是Java虚拟机中最大的一块内存区域，也是垃圾收集器主要的工作区域。
程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈是线程私有的，即每个线程都拥有各自的程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法区。并且他们的生命周期和所属的线程一样。
而堆、方法区是线程共享的，在Java虚拟机中只有一个堆、一个方法栈。并在JVM启动的时候就创建，JVM停止才销毁。
以上是关于深入理解JVM——JVM内存模型的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章