Java虚拟机(JVM)之内存模型（一）

绝地灬酷狼 2022-03-10 03:44 333阅读 0赞

# Java虚拟机内存模型 #

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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划分为若干个不同的数据区域，大致结构如下图，下面我们就一起看一下都是包括哪些内容。

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## 程序计数器 ##

1.  线程私有
2.  线程所执行的字节码的行号指示器。
3.  字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选择下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
4.  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本地方法，这个计数器值则为空(Undefined)。
5.  唯一一个不会发生OutOfMemoryError请的区域。

## Java虚拟机栈 ##

1.  线程私有
2.  生命周期与线程相同
3.  描述的是Java方法执行的内存模型(详情后面会提到)
4.  存放内容：编译器可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(reference类型，它不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置)和 returnAddress 类型(指向了一条字节码指令的地址)。
5.  如果线程请求的[栈深度][Link 1]大于虚拟机所允许的深度，将抛出 StackOverflowError 异常；如果虚拟机栈可以动态扩展，且扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出 OutOfMemoryError 异常。

Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

64位长度的 long 和 double 类型的数据会占用两个局部变量空间( Slot )，其余的数据类型只占用一个。

## 本地方法栈 ##

与Java虚拟机栈很类似，只是本地方法栈是为本地(Native)方法服务。同样会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

## Java堆 ##

1.  线程共享
2.  虚拟机启动时创建
3.  存放几乎“所有”的对象实例
4.  存在GC-垃圾回收机制
5.  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
6.  可以是固定大小，也可以是可扩展的(通过-Xmx和-Xms控制)
7.  如果在堆中没有内存完成实例分配，并且无法再扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常

## 方法区 ##

1.  内存共享
2.  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
3.  不需要连续的内存
4.  可以是固定大小，也可以是可扩展的
5.  可以选择不实现垃圾收集
6.  垃圾收集的内容主要是常量池的回收和对类型的卸载
7.  会抛出OutOfMemoryError异常

## 运行时常量池 ##

1.  线程共享(方法区的一部分)
2.  Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项是常量池( Constant Pool Table)，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放
3.  具备动态性：Java并不要求常量一定只有编译器才能产生，也就是并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，如String类的intern()方法。
4.  会抛出OutOfMemoryError异常

## 直接内存 ##

1.  不属于虚拟机运行时数据区，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域
2.  NIO类引入的基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的 I/O 方法，可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作，这样能在一些常见中提高性能(避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据)
3.  会抛出OutOfMemoryError异常

> 该文章基于《深入理解Java虚拟机 第二版》

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[Link 1]: https://bbs.csdn.net/topics/390433050