深入理解JVM(一)——JVM内存模型

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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。 

1. 程序计数器

1.1. 什么是程序计数器？

程序计数器是一块较小的内存空间，可以把它看作当前线程正在执行的字节码的行号指示器。也就是说，程序计数器里面记录的是当前线程正在执行的那一条字节码指令的地址。 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：

1.3. 程序计数器的特点

2. 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：

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

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

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

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