Java运行时数据区划分原理解析

Java中对象创建，内存分配，垃圾回收的权力交给了虚拟机，这其中有利也有弊，程序员也减轻了负担，但是如果不熟悉Java的内存区域划分，一旦出现内存溢出和泄漏，将会很难定位问题的根源，这就有必要了解Java的运行时数据区划分。

方法区（Method Area）

是由各个线程共享的内存区域，用来存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。

堆（Heap）

Java虚拟机所管理的一块最大的内存区域，由所有的线程共享的一块内存区域；堆内存在虚拟机启动时创建，用来存放对象实例，数组；Java堆是垃圾收集器管理的内存，在G1垃圾收集器之前，堆内存普遍采用分代设计思想，新生代，老年代，永久代...，现代垃圾收集器已经不主张采用分代设计理论概念；Java堆既可以被实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的Java虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过参数-Xmx和-Xms设定）。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。

虚拟机栈（VM Stack）

虚拟机栈为线程私有，每个方法执行时，虚拟机都会创建栈帧存储局部变量表（包含Java的基本数据类型，以及对象的引用，非对象本身）、操作数栈、动态连接方法出口等信息，方法从被调用到执行结束，对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。基本数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽（slot）来表示，64位长度的long和double占用两个变量槽，其余数据类型占用一个，局部变量表所需要的内存空间在编译期完成，因此进入方法时，每个方法在栈帧需要分配的空间时确定的，运行期间并不会改变局部变量表的大小（即变量槽的数量），每个槽的空间大小根据虚拟机的实现而定。
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[2]，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈（Native Method Stack）

类似于虚拟机栈的作用，区别在于虚拟机栈用来执行Java的方法，本地方法栈为虚拟机使用到的笨的方法服务。

程序计数器（Program Counter Register）

是Java内存中较小的一部分内存空间，由每个Java线程所独享，可以理解为当前线程执行的字节码行号指示器，Java中程序的执行往往是多线程的，在某一个确切的时刻，一个处理器内核直会执行线程中的一条指令，每个线程都是在不停的切换执行，为了保证切换后可以执行到正确的位置，每个线程都要有一个独立的程序计数器，每个计数器之间互不影响。

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