“Java”内存区域-“堆与栈”

Posted 2020-07-24

　　本文是我阅读周志明老师《深入理解Java虚拟机-JVM高级特性与最佳实战》章节2.2的学习笔记。更多内容，请参考原书。

　　Java虚拟机在执行Java程序时会将其所管理的内存划分为若干个不同的数据区域，这些区域有各自的用途及生命周期。具体而言包括以下几个区域。

1. 程序计数器

　　一块较小的内存空间，可视作当前线程所执行的字节码的行号指示器。主要用途是选取该线程下一条需要执行的字节码指令。

　　每个线程有一个独立的程序计数器，各个线程的计数器之间互不影响，独立存储。这样的内存区域也被称为“线程私有”的内存。

　　若线程在执行Java方法，则计数器记录正在执行的虚拟机字节码指令的地址；若正在执行Native方法，则计数器为“Undefined”。

2. 虚拟机栈

　　同样是线程私有的，其生命周期与线程同步。虚拟机栈描述Java方法执行的内存模型，每个方法在执行时都会创建一个Stack Frame,其中存储了局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。每个方法从调用到执行完成的过程，即对应着一个Stack Frame在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

　　局部变量表存放编译器可知的各种基本数据类型，对象引用及Return Adress类型。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，也就是说进入一个方法时，其Stack Frame中的局部变量空间是确定的，在运行期间不会改变。

　　当线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，即抛出“StackOverflowError”；若虚拟机可动态扩展（当前大部分虚拟机都可扩展），若扩展时无法申请到足够的内存，则抛出“OutOfMemoryError”。

3. 本地方法栈

　　主要为虚拟机使用到的Native方法服务，其作用与虚拟机栈类似。

4. Java堆

　　Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建，是虚拟机管理的内存中最大的一块。基本来说，所有的对象实例及数组都要在这里分配内存。某个对象分配的空间大小是另一个问题。

　　Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称为“GC堆”（Garbage Collection Heap）。堆上各个区域的分配回收等是GC问题。

　　Java堆只需是逻辑上连续的即可，不必物理上连续。目前主流的虚拟机都将堆实现成了可扩展的（-Xmx,-Xms，即最大堆和初始堆大小）。若堆需要扩展而无法扩展时，也会抛出“OutOfMemory-Error”。

5. 方法区

　　Method Area也是被各个线程共享的内存区域，用去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。逻辑上来说属于堆的一部分。

　　关于方法区，运行时常量池及直接内存等的相关内容，请参考原书。