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JVM的內(nèi)存模型

andycall / 2998人閱讀

摘要：的內(nèi)存模型概述虛擬機(jī)在執(zhí)行程序的過程中，會(huì)把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。程序計(jì)數(shù)器這是一塊較小的內(nèi)存，它可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。

JVM的內(nèi)存模型 概述

Java虛擬機(jī)在執(zhí)行java程序的過程中，會(huì)把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。這些區(qū)域都有各自的用途，以及創(chuàng)建和銷毀的時(shí)間，有的區(qū)域隨著虛擬機(jī)進(jìn)程的啟動(dòng)而存在，有些區(qū)域則依賴用戶線程的啟動(dòng)和結(jié)束而建立和銷毀。

java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存包括以下幾個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域：

方法區(qū)（包括運(yùn)行時(shí)常量池）：存儲(chǔ)類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等；各種字面量和符號(hào)引用。

Java堆：存儲(chǔ)java對(duì)象。

虛擬機(jī)棧：存儲(chǔ)方法以及方法中的存儲(chǔ)局部變量表（存放基本數(shù)據(jù)類型和引用類型）、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。

本地方法棧：和虛擬機(jī)棧類似，只不過存儲(chǔ)的是native方法。

程序計(jì)數(shù)器：存儲(chǔ)當(dāng)前線程執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)。

其中屬于所有線程共享的數(shù)據(jù)區(qū)是：方法區(qū)、堆；

屬于線程隔離（線程安全）的數(shù)據(jù)區(qū)是：虛擬機(jī)棧、本地方法區(qū)、程序計(jì)數(shù)器。

Java堆

對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來說，Java堆是JVM管理的內(nèi)存中最大的一塊。在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建，唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存。

Java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，因此很多時(shí)候也叫GC堆。從內(nèi)存回收的角度看，由于現(xiàn)在收集器基本都是采用分代收集算法，所以Java堆還可以細(xì)分為：新生代和老年代。

如果在java堆中沒有完成實(shí)例分配，并且堆也無法拓展時(shí)，將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

Java進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)，虛擬機(jī)就會(huì)分配一塊初始堆空間，可以使用參數(shù)-Xms指定這塊空間的大小；

如果初始堆空間耗盡，虛擬機(jī)會(huì)對(duì)堆空間繼續(xù)擴(kuò)展，其擴(kuò)展上限為最大堆空間，最大堆空間可以使用參數(shù)-Xmx指定；

方法區(qū)

方法區(qū)用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。雖然java虛擬機(jī)規(guī)范將方法去描述為一個(gè)邏輯部分，但是它卻有一個(gè)別名叫做Non-Heap（非堆），目的是與java堆區(qū)分開來。

當(dāng)該方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)，將拋出OutOfMemoryError錯(cuò)誤。

運(yùn)行時(shí)常量池

運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項(xiàng)信息是常量池，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用，這部分內(nèi)容在JVM類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中存放。也會(huì)拋出OutOfMemoryError錯(cuò)誤。

虛擬機(jī)棧

它的生命周期與線程相同，虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，用于存儲(chǔ)局部變量表（存放基本數(shù)據(jù)類型和引用類型）、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。每個(gè)方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中入棧到出棧的過程。平時(shí)所說的堆內(nèi)存、棧內(nèi)存中的棧內(nèi)存就是虛擬機(jī)棧。

當(dāng)線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverFlowError異常；如果虛擬機(jī)?？梢詣?dòng)態(tài)擴(kuò)展（大部分虛擬機(jī)都支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，只不過虛擬機(jī)規(guī)范也允許固定長度的虛擬機(jī)棧），如果拓展時(shí)無法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存，就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

本地方法棧

和虛擬機(jī)棧類似，區(qū)別就是本地方法棧為虛擬機(jī)使用的Native方法服務(wù)，與虛擬機(jī)棧一樣，也會(huì)拋出OutOfMemoryError和StackOverFlowError異常。

程序計(jì)數(shù)器

這是一塊較小的內(nèi)存，它可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過改變這個(gè)計(jì)數(shù)器來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器完成。

如果線程正在執(zhí)行一個(gè)java方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址；如果正在執(zhí)行的是native方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器則為空。

此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)java虛擬機(jī)規(guī)范里面沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。

參考：《深入理解Java虛擬機(jī)》— 周志明

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