读《深入理解Java虚拟机》笔记（一）Jvm的内存区域

Jvm的内存区域图

一  程序计数器

是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型中，字节码解释器工作时就是通过改变这个技术器的值来取下一条要执行的字节码指令，分支，循环，异长，跳转，线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此为了切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，各条线程之间互不影响，独立存储，为“线程私有”型内存。

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方法，这个计数器的值为空（Undifined）。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

二 Java虚拟机栈

  Java虚拟机栈也是线程私有的，生命周期和线程相同。虚拟机栈描述的是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。每一个方法从调用到完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈出栈的过程。

  局部变量表：存放了编译期可知的各种基本数据类型（四类八种），对象引用和returnAddress类型（执行了一条字节码指令的地址）。

  其中64位的double和long会占用2个局部变量空间（Slot）,其余的数据类型只有一个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法的时候，这个方法需要在帧中分配多大的空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表大小。

  在Java虚拟机规范中，都这个区域规定了两种异长状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出***Error;如果虚拟机栈可以动态拓展，拓展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

三 本地方法栈

  上段的虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。也会抛出***Error和OutOfMemoryError异常。

四  堆（heap）

  时Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存的唯一目的就是存放对象实例。也是垃圾收集器管理的主要区域。从内存回收的角度来看，由于现在的收集器大多采用分代收集算法，所以可以分为新生代和老年代，再细致一点可以分为Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间。从内存分配的角度来看，线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer.TLBA）。

  根据Java虚拟机的规范规定，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续的即可。当前主流的虚拟机都是按照可拓展来实现的（通过-Xms和Xms控制），如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法拓展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

五 方法区

  是各个线程共享的区域，用于存储已经被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译后的代码等数据，对于习惯在HotSpot虚拟机上开发者来说也有可能将这个区域称为永久代。但是本质上两者是并不等价的，这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。

运行时常量池是方法区中的一部分，用于存放在编译期生成的各种字面量和符号引用。运行期间也可能将新的常量放入池中，例如String类的intern()方法

根据Java虚拟机规范规定，当方法区无法满足内存分配时，会抛出OutOfMemoryError异常。

六 直接内存

直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。

在JDK1.4中加入了NIO类，引入了一种基于通道与缓冲区的I/o方式，它可以使用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。避免了在Java堆中和Native堆中来回复制数据。

本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但会受到本机总内存以及处理器寻址空间的限制。所以也会抛出OutOfMemoryError异常。