JVM 內存模型分析（通俗易懂）

 JVM（Java 虛擬機）主要包括五塊區域，分別是程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧、堆、方法區。在 JVM 當中堆和方法區各有一個，一條線程有一個棧和一個程序計數器。五塊區域中當中變化最頻繁是棧，最先有數據的是方法區，垃圾回收器主要針對的是堆。

1. 程序計數器（PC 寄存器）

        由於在 JVM 中多線程是通過線程輪流切換來換取 CPU 執行時間的，在任何一個確定的時刻，一個 CPU 只會執行一條線程的指令。因此，爲了線程切換後能恢復到正確的執行位置，每條線程都需要一個獨立的程序計數器。

        程序計數器佔用內存空間非常小，是線程私有的，每個線程運行的時候都會有一個獨立的計數器，是 Java 虛擬機規範中唯一一個沒有規定任何 OutOfMemoryError 情況的區域。如果程序執行的時候線程執行的是一個 Java 方法，計數器是有值的，其記錄的是程序正在執行的字節碼指令的地址；如果執行的是 Natvie 方法，計數器的值則爲空（Undefined）。

2. 虛擬機棧

         Java 虛擬機棧是線程私有的，生命週期和線程一致，存儲的是一個個棧幀，每個棧幀對應着一個被調用的方法。方法調用的時候，該方法所需的內存空間在棧內存中分配，稱爲壓棧。方法執行結束之後，該方法所屬的內存空間釋放，稱爲彈棧（棧內存遵循先進後出，後進先出的原則）。虛擬機棧中主要存儲的是局部變量、引用、操作數棧、動態鏈接、方法的出口等信息。

Java 虛擬機規範中，對這個區域規定了兩個異常情況：

• StackOverflowError：線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的深度。

• OutOfMemoryError：如果虛擬機棧可以動態擴展，而擴展時無法申請到足夠的內存。

3. 本地方法棧

        本地方法棧與 Java 虛擬機棧的的作用和原理非常相似，其區別只不過是虛擬機棧爲虛擬機執行 Java 方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是爲虛擬機使用到的 Native 方法服務。

本地方法棧區域也會拋出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 異常。

4. 堆

        對於大多數應用來說，這塊區域是 JVM 所管理的內存中最大的一塊。堆是被所有線程共享的一塊區域，在虛擬機創建時啓動。堆當中主要存儲的是對象實例和數組，在程序執行過程中使用 new 運算符創建的 Java 對象，存儲在堆內存當中。對象內部有實例變量，所以實例變量存儲在堆內存當中。是垃圾回收機制主要管理的區域。

Java 虛擬機規範中，對這個區域規定了一個異常情況：

• OutOfMemoryError：如果堆中沒有內存完成實例分配，並且堆也無法再擴展時，拋出該異常。

5. 方法區

        方法區與堆一樣是各個線程共享的區域，主要存儲了類信息（類的名稱、方法信息、字段信息）、靜態變量、常量以及編譯後的代碼片段（在類被加載的時候代碼片段會載入）等。

        在 Class 文件中除了類的字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池，用來存儲編譯期間生成的字面量和符號引用。

        在方法區中有一個非常重要的部分就是運行時常量池，它是每一個類或接口的常量池的運行時表示形式，在類和接口被加載到 JVM 後，對應的運行時常量池就被創建出來。當然並非 Class 文件常量池中的內容才能進入運行時常量池，在運行期間也可將新的常量放入運行時常量池中，比如 String 的 intern 方法。內存有限，無法申請時拋出 OutOfMemoryError 異常。

6. 垃圾回收器【自動垃圾回收機制、GC 機制】什麼時候會考慮將某個 Java 對象的內存回收呢？

• 當堆中的 Java 對象成爲垃圾數據的時候，會被垃圾回收器回收。

• 什麼時候堆內存中 Java 對象會變成垃圾呢？

         沒有更多的引用指向它的時候。

         這個對象無法被訪問，因爲訪問對象只能通過引用的方式訪問。

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