jvm运行时内存区域划分（JVM运行时数据区域详解）
参考文章：
《Java Se11 虚拟机规范》 《深入理解Java虚拟机-JVM高级特性与最佳实践 第3版》- 周志明本文基于Java Se 11讲解 。
根据《Java虚拟机规范》的规定 ，Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域：
对于不同的虚拟机实现 ，在运行时数据区的实现上并不完全相同 。对于常用的HotSpot虚拟机来说 ，它的运行时数据区如下：
主要区别在于 ，HotSpot使用了直接使用本地内存（即机器本身内存）的元空间（metaspace）来实现方法区 。
下面针对每个具体的数据区域进行详细的介绍 。
1. 程序计数器
程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间 ，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器 。
JVM可以同时支持多个执行线程 。每个Java虚拟机线程都有自己的pc（程序计数器）寄存器 。在任何时候 ，每个Java虚拟机线程都在执行单个方法的代码 ，即该线程的当前方法 。如果该方法不是native方法 ，则pc寄存器包含当前正在执行的Java虚拟机指令的地址 。如果线程当前正在执行的方法是native的 ，则pc寄存器的值为undefined 。Java虚拟机的pc寄存器足够宽 ，可以容纳特定平台上的returnAddress或native指针 。
此内存区域是唯一一个在《Java虚拟机规范》中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域 。
2. Java虚拟机栈
与程序计数器一样 ，是线程私有的 ，生命周期与线程相同 。虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型 。
「虚拟机栈」里面的每条数据就是「栈帧」 ，在 Java 方法执行的时候则创建一个「栈帧」并入栈「虚拟机栈」 。调用结束则「栈帧」出栈 。
每个栈帧包含四个区域：
局部变量表：存储了方法执行过程中需要用到的所有局部变量 操作数栈：暂存变量 ，通过变量的入栈 、出栈等操作来执行计算 动态连接：翻译符号引用为直接引用 ，即把一个字面量翻译为运行时的一个地址引用 返回地址每个线程拥有一个「虚拟机栈」 ，每个「虚拟机栈」拥有多个「栈帧」 ，而栈帧则对应着一个方法 。每个「栈帧」包含局部变量表 、操作数栈 、动态链接 、方法返回地址 。方法运行结束则意味着该「栈帧」出栈 。
在《Java虚拟机规范》中 ，对这个内存区域规定了两类异常状况：
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度 ，将抛出StackOverflowError异常； 如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展(HotSpot虚拟机的栈容量不能动态扩展) ，当栈尝试扩展时无法申请到足够的内存 ，或为一个新线程初始化JVM栈时没有足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常 。3. 本地方法栈
本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的 ，其区别只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务 ，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务 。
《Java虚拟机规范》对本地方法栈中方法使用的语言 、使用方式与数据结构并没有任何强制规定 ，因此具体的虚拟机可以根据需要自由实现它 ，甚至有的Java虚拟机（譬如Hot-Spot虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一 。与虚拟机栈一样 ，本地方法栈也会在栈深度溢出或者栈扩展失败时分别抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常 。
4. Java堆
所有线程共享 ，虚拟机启动时创建 。唯一的目的是用于存放对象实例和数组 ，绝大部分对象实例在堆上分配内存 。
在 Java 中 ，数组也是对象 。
现代垃圾收集器大部分基于分代收集理论设计 。“新生代 ” 、“老年代 ”这些名词仅仅是一部分GC的设计风格 ，而不是《Java虚拟机规范》定义的 。而从G1收集器出现之后 ，出现了不采用分代设计的新垃圾收集器 。
JDK8之后Class对象 、static变量 、字符串常量池都放在堆里 。
static变量作为类的信息 ，存储在Class对象里 。
Java 的对象可以分为基本数据类型和普通对象 。普通对象会在堆上分配 。对于基本数据类型 ，如果是局部变量 ，则会在栈上分配 。其他情况 ，通常在在堆上分配 ，逃逸分析的情况下可能会在栈分配 。
如果在Java堆中没有内存完成实例分配 ，并且堆也无法再扩展时 ，Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常 。
4.1 字符串常量池字符串常量池是由String类维护的一个字符串池 。是一种池化思想的实现 ，是为了节省重复创建字符串对象的性能开销和内存空间 。
每当代码创建字符串常量时 ，JVM会首先检查字符串常量池 。如果字符串已经存在池中 ，就返回池中的实例引用 。如果字符串不在池中 ，就会实例化一个字符串并放到池中 。Java能够进行这样的优化是因为字符串是不可变的 ，可以不用担心数据冲突进行共享 。
字符串常量池从JDK7开始挪到了堆中 。
可以通过调用String.intern()方法把一个字符串对象放到字符串常量池中 。如果池中已经存在相等的对象 ，则会返回已存在对象的引用；否则会把这个字符串对象加入到池中 ，并返回新加入的字符串对象的引用 。
String s = new String("hello")会创建几个对象？
如果字符串常量池中没有"hello" ，则生成2个 ，否则只生成一个 。
String s = new String("abc"); System.out.println((s.intern() == s));打印结果是什么？
打印结果为false 。s指向的是堆中的对象 ，s.intern()返回的是字符串常量池中的对象的引用 。
4.2 字面量和常量字面量(literal) ：用于表达源码中的一个固定值的符号(notation) 。如整数 、浮点数及字符串等 。如1 、0x01是整数字面量 ，Hello World是字符串字面量 。
常量：在java中 ，final修饰的变量也可以被称为是常量 。任何具有不变性的东西都可以称为常量 。如String对象是常量 。
对象池：是Java语言层面实现的 ，如Integer.valueOf()（Integer i = 10也会调该方法）会使用IntegerCache的缓存对象 。如果使用new Integer(10)则不会使用对象池中的实例 。
字符串常量池：类似于对象池 ，但它是JVM层面的技术 。字符串常量池的实现是c++实现的StringTable ，实际上是一个固定容量的Hashtable ，每一个bucket包含一系列相同hash码的字符串 。
5. 方法区
用于存储被JVM加载的class的元数据信息 ，比如类的结构 、运行时的常量池 、字段 、常量 、方法数据 、方法构造函数以及接口初始化等特殊方法 。还有JIT编译器编译后的代码缓存等数据 。
JDK8之前 ，HotSpot采用永久代的概念实现方法区 ，JDK8开始废弃了永久代的概念 ，改用在本地内存(Native Memory)中实现的元空间(Meta-space)来代替 。
方法区的GC比较少出现 ，回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载 。
根据《Java虚拟机规范》的规定 ，如果方法区无法满足新的内存分配需求时 ，将抛出OutOfMemoryError异常 。
5.1 运行时常量池运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分 。Class文件中除了有类的版本 、字段 、方法 、接口等描述信息外 ，还有一项信息是常量池表（Constant Pool Table） ，用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用 ，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中 。
一般来说 ，除了保存Class文件中描述的符号引用外 ，还会把由符号引用翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中 。
既然运行时常量池是方法区的一部分 ，自然受到方法区内存的限制 ，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常 。
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