一、简介

java程序是由JVM（Java 虚拟机）执行的，在执行过程中将内存划分为多个不同的区域

上图所示，首先，JVM不认识文本文件，由Java编译器编译后变成二进制.class文件，然后由JVM中的类加载器记载到JVM中，JVM进行对程序的内存管理。

二、JVM内存管理

JVM的内存结构也就是JVM的运行时数据区域

根据JVM《Java 虚拟机规范》的规定，JVM将内存划分成如下几个区域

1、程序计数器（Program Counter Register）
2、Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）
3、本地方法栈（Native Method Stacks）
4、Java堆（Java Heap）
5、方法区（Method Area）

2.1 程序计数器

作用：用于保存JVM中下条指令的地址

Java虚拟机的多线程是通过线程的切换实现的，每个线程都有独立的程序计数器。为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，此时我么就需要一块区域来保存当前线程的执行信息

特点：

线程私有
- CPU会为每个线程分配时间片，当当前线程的时间片使用完以后，CPU就会去执行另一个线程中的代码
- 程序计数器是每个线程所私有的，当另一个线程的时间片用完，又返回来执行当前线程的代码时，通过程序计数器可以知道应该执行哪一句指令
不会存在内存溢出

JVM指令的运行过程：

image (2).png

2.2 Java虚拟机栈

每个线程被创建的时候，都会创建一个虚拟机栈，每次方法被调用时，都会创建一个栈帧。栈帧中包含方法参数、局部变量、返回地址等，而每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的方法

栈的结构：

image (3).png

演示：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        method1();
    }

    private static void method1() {
        method2(1, 2);
    }

    private static int method2(int a, int b) {
        int c = a + b;
        return c;
    }
}

2.3 本地方法栈

一些带有native关键字的方法就是需要JAVA去调用本地的C或者C++方法，因为JAVA有时候没法直接和操作系统底层交互，所以需要用到本地方法

2.4 Java堆

堆区主要用于存放对象实例及数组，通过new关键字创建出的对象都会被放在堆内存中

特点

所有线程共享，堆内存中的对象都需要考虑线程安全问题
有垃圾回收机制

2.5 方法区

方法区用于存储虚拟机加载的类信息（类的版本、字段、方法、接口），常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据。如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OutOfMeMoryError异常。
PerGen（永久代）：绝大部分的程序员都应该见过"java.lang.OutOfMemoryError:PreGen space"异常，这里的PermGen space其实就是指的是方法区，但是上面我们已经说了方法区和永久代有着本质的区别，前者是JVM的规范，而后者则是JVM规范的一种实现，只有HotSpot才有PermGen space，由于方法区主要存储类的相关信息，所以对于动态生成类的情况比较容易出现永久代的内存溢出。 JDK1.7以前使用永久代来实现方法区
元空间：
其实，移除永久代的工作从JDK1.7就开始了，JDK1.7中，在存储永久代的部分数据就已经转移到Java Heap 或者Native Heap，但永久代仍存在于JDK1.7中，并没有完全移除，比如符号引用（Symbols）转移到了Native Heap，字面量（interned strings）转移到Java Heap，类的静态变量（class statics）转移到了Java Heap。元空间存储不在虚拟机中，而是使用本地内存，JVM 不会再出现方法区的内存溢出

聊聊JVM内存结构