java基础知识-JVM知识详解

一、JVM内存结构

Java虚拟机（JVM）的内存结构主要分为几个不同的区域，每个区域都有其特定的目的和功能。以下是JVM内存结构的主要组成部分：

• 先看一下总体的结构图
  

1. 程序计数器（Program Counter Register）

   • 这是一个较小的内存块，用于存储当前线程所执行的字节码指令的地址。
   • 每个线程都有一个独立的程序计数器。
   • 如果当前线程正在执行的是本地（native）方法，则该计数器的值为空（Undefined）。

2. Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）

   • 也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。
   • 描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会创建一个栈帧（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。
   • 每个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
   • 当线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度时，将会抛出 StackOverflowError。
   • 若JVM栈可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存时会抛出 OutOfMemoryError。

3. 本地方法栈（Native Method Stack）

   • 与虚拟机栈类似，但是它为虚拟机使用到的Native方法服务。
   • 在HotSpot虚拟机中，本地方法栈和Java虚拟机栈合二为一。
   • 本地方法栈同样也会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError。

4. Java堆（Java Heap）

   • Java堆是JVM所管理的内存中最大的一块，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
   • 堆是所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。
   • 对象的创建、数组的创建都在堆上分配。
   • 堆的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
   • Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可；实现可以选择固定大小或者可扩展的方式实现。
   • 如果在堆中没有内存完成实例分配，并且也无法再扩展时，将会抛出 OutOfMemoryError。
   • 以下是堆区分代结构图：
     

5. 方法区（Method Area）

   • 方法区也称为非堆区，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
   • 它是线程共享的区域。
   • HotSpot虚拟机中，通常把这部分称为“永久代”（Permanent Generation），但JDK 8之后，已经被元空间（MetaSpace）取代，永久代被移除。
   • 如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出 OutOfMemoryError。

6. 运行时常量池（Runtime Constant Pool）

   • 是方法区的一部分，Class文件中的常量池表被放到这个区域中。
   • 运行时常量池中包含了各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放在方法区的运行时常量池中。

7. 直接内存（Direct Memory）

   • 不属于JVM自动内存管理的范围，它是通过 java.nio.ByteBuffer.allocateDirect() 方法分配的内存。
   • 直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但是会受到本机总内存大小以及系统其他内存开销的限制。
   • 如果本机内存不够或者无法申请到足够的直接内