JVM 内存结构

• 1 程序计数器（PC寄存器）
• • 1.1 程序计数器定义
  • 1.2 程序计数器的作用
  • 1.3 程序计数器的特点
• 2 Java 虚拟机栈（Java 栈）
• • 2.1 Java 虚拟机栈的定义
  • 2.2 压栈出栈过程
  • 2.3 Java 虚拟机栈的特点
• 3 本地方法栈（C 栈）
• • 3.1 本地方法栈的定义
  • 3.2 栈帧变化过程
• 4 堆
• • 4.1 堆的定义
  • 4.2 堆的特点
• 参考

Java 虚拟机的内存空间分为 5 个部分：

• 程序计数器
• Java 虚拟机栈
• 本地方法栈
• 堆
• 方法区

JDK 1.8 同 JDK 1.7 比，最大的差别就是：元数据区取代了永久代。元空间的本质和永久代类似，都是对 JVM 规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元数据空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。

2.2 压栈出栈过程

当方法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中的局部变量表中。

Java 虚拟机栈的栈顶的栈帧是当前正在执行的活动栈，也就是当前正在执行的方法， PC 寄存器也会指向这个地址。只有这个活动的栈帧的本地变量可以被操作栈使用，当在这个栈帧中调用另外一个方法，与之对应的栈帧又会被创建，新创建的栈帧压入栈顶，变为当前的活动栈帧。

方法结束后，当前栈帧被移出，栈帧的返回值变成新的活动栈帧中操作数栈的一个操作数。如果没有返回值，那么新的活动栈帧中操作数栈的操作数没有变化。

由于 Java 虚拟机栈是与线程对应的，数据不是线程共享的，因此不用关心数据一致性问题，也不会存在同步锁的问题。

2.3 Java 虚拟机栈的特点

• 局部变量表随着栈帧创建而创建，它的大小在编译时确定，创建时只需分配事先规定的大小即可。在方法运行过程中，局部变量表的大小不会发生改变；

• Java 虚拟机栈会出现两种异常： 和 。

  • ：如果 Java 虚拟机栈的大小不允许动态扩展，那么当线程请求栈的深度超过当前 Java 虚拟机栈的最大深度时，抛出 。在递归时能够遇到，递归深度超过线程允许的最大深度。
  • ：如果Java 虚拟机栈的大小允许动态扩展，当线程请求栈时内容耗，无法再动态扩展时，抛出
    异常。

• Java 虚拟机栈也是线程私有，随着线程的创建而创建，随着线程的结束而销毁。

出现 时，内存空间可能还有很多。

3 本地方法栈（C 栈）

3.1 本地方法栈的定义

本地方法栈时为 JVM 运行 Native 方法准备的空间，由于很多 Native 方法都是用 C 语言实现的，所以又叫它 C 栈。它与 Java 虚拟机栈实现的功能类似，只不过本地方法栈描述本地方法运行过程的内存模型。

3.2 栈帧变化过程

本地方法（即将）被执行时，在本地方法栈中会创建一块栈帧，用于存放该方法的局部变量表，操作数栈、动态链接、方法出口信息等。

方法执行结束后，相应的栈帧也会出栈，并释放内存空间。也会抛出 和 异常。

如果 Java 虚拟机本身不支持 Native 方法，或者本身不依赖于传统栈，那么可以不提供本地方法栈。如果支持本地方法栈，那么这个栈一般挥着线程创建的时候按线程分配。

4 堆

4.1 堆的定义

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

• 线程共享，整个 Java 虚拟机只有一个堆，所有的线程都访问同一个堆；
• 在虚拟机启动时创建；
• 是垃圾回收的主要场所；
• 可进一步分为：新生代（Eden 区：From Survior，To Survivor）、老年代；
• 堆使用的内存是不连续的；

不同的区域存放不同生命周期的对象，这样可以针对不同区域使用不同的垃圾回收算法，更具针对性。

堆的大小既可以固定也可以扩展，但对于主流的虚拟机，堆的大小都是可扩展的，因此当线程请求分配内存，但堆已满，且内存无法再扩展时，就配出 异常

由于堆是被所有线程共享的，所以对它的访问需要注意同步问题，方法和对应的属性都需要保持一致性。

参考

JVM内存结构

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