JVM（二）- 自动内存管理（一）- 运行时数据区

目录一、JVM运行时数据区1、程序计数器2、虚拟机栈（stack）1)、局部变量2)、操作数栈3)、动态链接4)、出口3、本地方法栈（Native Method Stack）4、方法区5、堆（Heap）6、直接内存一、JVM运行时数据区Java程序运行时，会基于类加载机制将类文件加载到JVM，并...

it_lihongmin

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it_lihongmin · 2018-06-06 15:53:49 发布

3、本地方法栈（Native Method Stack）

4、方法区

5、堆（Heap）

6、直接内存

一、JVM运行时数据区

Java程序运行时，会基于类加载机制将类文件加载到JVM，并将类中的信息分解后放置到JVM的各个模块，以提供运行。程序（Java类）由数据、指令和控制（return等）组成。下面是JVM运行时数据区：

1、程序计数器

当前线程正在执行Java方法时，计数器存储的当前方法正在执行的字节码指令的地址和行号；若当前线程正在执行Native方法时，计数器存储的值为Undefined。并且程序计数器是唯一一个不会涉及OutOfMemoryError的区域。

2、虚拟机栈（stack）

虚拟机栈用于存储当前线程正在运行方法的数据、指令和返回地址。我们大多数情况下关注的是虚拟机栈中的局部变量表，局部变量表所需的内存控制的编译器已经确定，当进入一个方法时，所需的局部变量槽（Slot）已经确定（double和long占用两个槽）。

当线程请求的栈深度大于虚拟机运行的最大深度，则会抛出StackOverflowError；虚拟机栈动态扩展时（现在大部分Java虚拟机的虚拟机栈都支持动态扩容，少部分不支持），若无法申请到足够的内存空间，则会抛出OutOfMemoryError。

1)、局部变量

局部变量分为基本类型和引用类型：基本类型直接进行存储，并且long和double类型会存储两个局部变量空间（Slot）；引用类型会则：1、指向Heap中的指针、对象的句柄或者位置 2、returnAddress地址（返回地址类型）。内存空间一经过分配就不会再进行改变，包括运行期间不能进行调整。

2)、操作数栈

出栈和入栈

3)、动态链接

常量池中查找父类引用指向子类对象的真实实例对象。

4)、出口

return、try catch 等控制程序

3、本地方法栈（Native Method Stack）

本地方法栈除了处理对象（native方法）不同，其他与虚拟机栈一致，并且在HotSpot中直接将两个进行合并，所以该部分也可能包StackOverflowError和OutOfMemoryError（原因与虚拟机栈相同）。

4、方法区

方法区与永久代是不完全等同的，但是很多时候为了方便理解，基本都理解为一致。方法区与堆一样：可以是非连续的内存空间，可以设置孤独的内存大小或者设置可以扩展的内存大小，可以不实现垃圾回收器。

1)、类信息存放类的版本号、字段、方法等信息

2)、常量（常量池）

常量池并不是在编译器存储之后后续就不会动态扩展的区域，比如在运行期间String的intern（）方法可以将常量放入常量池中，所以也会存在OutOfMemoryError问题。

3)、静态变量

4)、JIT（just-in-time ）动态代理时候动态生成的代码

5、堆（Heap）

Java堆（Heap）与方法区是线程共享的，跟随Java虚拟机的生命周期。Java的一切都是对象，所有对象实例及数组都会分配在堆中（JIT、逃逸分析除外）。堆在G1垃圾回收器之前，都是按分代进行收集，可以理论上将堆分为新生代、老年代、永久代，Eden区、From Survivor空间、To Survivor空间等。Java堆的划分主要是为了更快的分配对象（new的时候）、和对使用完的对象的内存进行回收。从内存分配角度，Java的线程共享区可以分配出多个Java线程的私有缓存空间TLAB（Thread Local Allocation Buffer）。

Java虚拟机可以通过（-Xms、-Xmx）控制初始化内存和最大内存的大小，但是当在分配对象时（分配对象规则则是后面的内容）空间不够，并且不能再进行扩展时，则会在该区域抛出OutOfMemoryError异常。

6、直接内存

直接内存并不是运行时数据区的一部分，但是也是Java操作内存的一种方式。JDK4中引入New Input/Output类，可以使用Native函数直接分配堆外内存，目的是可以不用在本地方法栈和虚拟机栈中复制数据。虽然，不会受到JVM堆初始化和最大内存设置的限制，但是会受限于本机内存的限制，若堆内存分配空间过大，该部分没有内存可以用，也会照成OutOfMemoryError。

二、运行时数据区与内存溢出异常

由上面可知，运行时数据区与内存溢出、栈异常的关系如下：

三、JVM内存模型(JMM)

由于对象的生命周期是不一样的，所以需要对JMM进行分代。JMM分为新生代、老年代和永久代（在JDK1.8将永久代替换为Meta Space，一个可以无限扩展的内存空间），并且新生代与老年代为1:2,因为需要做内存担保。新生代为分eden区、S0区（from Survivor）、S1(to Servivor)区并且比例为8:1:1。根据计算得知，98%的对象会在minor gc的时候会被回收掉。