内存划分

很多人都将JVM的内存划分为 堆内存heap和栈内存 stack，但是这并不完全准确，更详细的划分如下图：

• helloWorld.java 被编译器调用javac命令 生成 helloWorld.class

• helloWorld.class 被classLoader加载到 内存中

• JVM运行时，主要分为5个区

  • 每个线程私有的：虚拟机栈，本地方法栈，程序计数器

  • 所有线程共享的：方法区，堆

1. 程序计数器

JAVA是多线程的，CPU可以在多个线程中切换时间片，当某一个线程被CPU挂起时，需要记录代码已经执行到的位置，以便这个线程重新获得时间片时，知道应该从哪儿继续执行。

程序计数器注意事项：

1. 在java虚拟机规范中，程序计数器这一块并没有规定任何 OutOfMemoryError的情况

2. 程序计数器是私有的，随着线程的创建而诞生，随着线程的死亡而消亡

3. 当一个线程正在执行某个JAVA方法时，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，它无法记录native方法的执行位置

2. 虚拟机栈

也是线程私有的，生命周期与线程完全同步。

在虚拟机规范中，规定了两种异常状况：

1. StackOverflowError: 栈溢出，当线程 请求的深度超出虚拟机栈所允许的深度时抛出

2. OutOfMemoryError：内存溢出，当虚拟机动态扩容到无法申请到足够内存时抛出

JVM是基于 虚拟机栈的解释器执行的。（DVM则是基于寄存器解释器执行的）

虚拟机栈的作用是，描述JAVA方法执行时的内存模型。每个方法执行时，JVM都会在虚拟机栈中创建一个"栈帧",

栈帧概念

所谓 “栈帧” StackFrame ，就是 用于虚拟机进行方法调用和方法执行时的数据结构，栈帧就是一种数据结构。每个栈帧包括如下成分：

• 局部变量表

  • 变量值的存储空间，调用方法时传递的参数，以及方法内部创建的局部变量，都存在这里

• 操作数栈

  • 它是一个后入先出栈，在方法刚执行的时候，栈是空的，当方法执行时，会有各种字节码指令被压入和弹出栈

• 动态链接

  • 当一个方法要调用其他方法时，需要将要调用方法的符号引用转化为内存中的直接引用，而符号表则存在于 方法区中。

• 返回地址

  • 当一个方法执行完毕之后，可以正常退出，也可以异常退出。正常退出可以是 执行到方法最后，也可以是遇到某个return指令。异常退出，则是运行中出现了未被处理的异常，导致方法退出。

举例

这是一个简单案例：

最终会输出i+j+10=13的结果，但是在JVM中执行过程远比我们想的复杂。

我们将这个java文件编译成class之后，再使用javap命令来查看字节码指令，结果如下：

3. 本地方法栈

与虚拟机栈基本相同，是针对本地native方法，做jni开发的接触得多一些。

但是有些虚拟机的实现已经将 本地方法栈和虚拟机栈合二为一了。

4. 堆

• 唯一的作用就是存放对象实例。

• 它也是JAVA GC的主要管理区域。

• 堆是所有线程共享的区域，正因为是多线程共享堆空间，所以需要考虑线程安全的问题。

• 堆中的内存分为新生代 和 老年代

• 新生代 又分为Eden和Survivor， 不同的区域存放不同生命周期的对象

• 不同的区域采用不同的垃圾回收算法，具有针对性，从而提高垃圾回收的效率

5. 方法区

• 也是被所有线程共享的

• 用来存储，已经被JVM加载的类信息，常量，静态变量，即时编译后的代码，数据

关于异常

• StackOverflowError

  • 递归调用时造成栈溢出的主要原因，使用递归却没有设定递归的结束的条件，或者执行时永远达不到结束的条件。

  • 每调用一次递归方法，都会在虚拟机栈中创建出一个栈帧，而无限创建栈帧，会导致栈溢出

• OutOfMemoryError

  • 理论上，虚拟机栈，堆，方法区，都有发生OutOfMemoryError的可能，但是实际上，内存溢出大多发生在堆中。

  • 经常出现内存溢出的情况包括：循环或者频繁调用的方法中，如果大量申请内存，就有可能最后导致虚拟机动态扩容到无法申请到足够的内存的程度，于是抛出error。

总结

以上5个区域：程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈， 堆，方法区，仅仅是虚拟机规范，而不是具体实现。具体实现有：Sun公司的HotSpot，还有 Android的DVM ， ART。