在前面的文章中《HotSpot JVM 「04」Runtime Data Areas - Heap》我们介绍了 JVM 运行时数据区中最重要的一块区域，堆空间。在接下来的文章中，我们将介绍一下运行时数据区中的其他部分，包括线程间共享的方法区和线程间独占的栈空间和 PC 寄存器等。让我们一块学习下吧。

01-方法区与永久代、元空间

JVMS 中对方法区（Method Area）的定义是：线程间共享的一块内存区域，用于存放每个类结构，例如运行时常量池、域或方法数据、方法和构造器代码等，它类似操作系统中的 text 段。

逻辑上，方法区是堆的一部分，但实现上 JVMS 未作过多的要求。永久代（PermGen）是 HotSpot 中特有的概念，它是 HotSpot 堆 JVMS 中方法区的实现。Java 8 以后，永久代被元空间（Meta Space）取代，永久代也就逐渐退出了历史舞台。

Java 7之前，永久代的大小由虚拟机参数-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize控制。Java 8之后，元空间的大小由虚拟机参数-XX:MetaspaceSize和-XX:MaxMetaspaceSize控制。

01.1-方法区中存储的内容

虚拟机加载的类、接口等，其定义信息存放在方法区，具体包括：

全量限定名，例如java.lang.Object；
直接父类的全量限定名，接口或Object类没有直接父类；
访问限定符，例如public/private/protected；
类实现的直接父接口列表信息；

类中定义的域信息，具体包括：

*.class 文件中定义的域（field）列表、顺序等信息；
域的相关信息，包括全量限定名、类型、访问修饰符等等；

类中定义的方法信息，具体包括：

*.class 文件中定义的方法（method）列表；
每个方法的访问修饰符、方法签名（方法名、入参、返回值等）信息；

01.2-运行时常量池

每个类或接口的 .class 文件中都有一个 constant_pool 表，运行时常量池就是这个表的运行时表示。下图所示为 Main.class 通过 javap- v 显示的常量池内容。

注：这也意味着方法区中存在多个类的运行时常量池。

运行时常量池中的条目（Entry）分为两类：

symbolic references，后续需要继续解析。
static constants，后续无需再处理。

01.3-方法区的内存回收

在 Java 7之前，永久代也是通过 GC 来回收内存。Java 8之后，元空间使用的是直接内存，无法使用 GC 进行内存回收。从前面的描述中我们知道，方法区中存储的主要是常量池和类型信息，内存回收多发生在常量池回收或类型卸载时。

HotSpot 中对常量池的回收策略非常明确，只要常量池中的常量没有被任何地方引用，则可以被回收。而类型卸载发生在某个类不再被使用时。某个类型被卸载需要同时满足如下三个条件：

该类在堆中所有的实例均已被回收。
该类的类加载器已被回收。
该类的类对象（java.lang.Class对象）没有在任何地方引用，且无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

满足上述条件的类可以被回收，但是是否回收还要基于虚拟机的配置情况。虚拟机参数-Xnoclassgc可以控制虚拟机卸载类时的行为。还可以通过虚拟机参数-verbose:class、-X:+TraceClassLoading 、-XX:+TraceClassUnLoading来观察虚拟机加载、卸载类的行为。

02-PC 寄存器、虚拟机栈和本地方法栈

02.1-PC 寄存器

前面几个章节介绍的都是线程间共享的内存空间。在本节中，我们将一起学习下每个线程独占的运行时数据区。

每个线程都拥有一个 PC 寄存器，它存储的是线程将要执行的下一条指令的内存地址。当程序执行本地方法时，该寄存器的值是未定义的。在多线程环境下，CPU 执行不同的线程就需要切换不同的上下文，PC 寄存器用来告诉 CPU 当前程序运行到什么地方。

PC 寄存器是一块非常小的内存空间（原因是它存储的是指令的地址），它的生命周期与线程的生命周期保持一致。程序的顺序执行、分支、循环、跳转或异常处理等都与该区域的内容相关。

02.2-栈

每个虚拟机线程都拥有一个栈空间，它保存着方法的局部变量、部分结果，并参与方法的调用和返回。栈中存储的是一种称为栈帧（frame）的数据结构。栈帧在方法调用是创建，在方法调用完成（正常返回或异常中断）时销毁。

栈帧的内部结构包含如下几部分内容：

局部变量表，这部分数据不存在线程安全问题，因为是线程独享的，与 ThreadLocal 有着类似的效果。
操作数栈，主要保存临时结果，是指令中操作数的主要来源之一。
指向当前方法所在类的运行时常量池引用，指向方法区中与当前方法对应的 method（参考方法区那一节）。
方法返回地址，正常返回时返回调用语句的下一条指令；异常返回时，通过异常表确定返回值。
其他的附加信息

到此为止，我们已经介绍过 JVM 运行时数据区中的主要内容了。运行时数据区与 Java 内存模型是比较容易混淆的两个概念，通过最近几篇文章的介绍，相信大家对这两个概念也有了基本的了解与区分。如果文章中有描写的不清楚或者不正确的地方，希望读者朋友可以指出来，大家一起交流学习下。

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