深入理解jvm--再看内存模型

前提:本文讲的基本都是以Sun
HotSpot虚拟机为基础的，Oracle收购了Sun后目前得到了两个【Sun的HotSpot和JRockit(以后可能合并这两个),还有一个是IBM的IBMJVM】

Java程序内存的分配是在JVM虚拟机内存分配机制下完成。

Java内存模型（Java Memory Model ,JMM）就是一种符合内存模型规范的，屏蔽了各种硬件和操作系统的访问差异的，保证了Java程序在各种平台下对内存的访问都能保证效果一致的机制及规范。

简要言之，jmm是jvm的一种规范，定义了jvm的内存模型。它屏蔽了各种硬件和操作系统的访问差异，不像c那样直接访问硬件内存，相对安全很多，它的主要目的是解决由于多线程通过共享内存进行通信时，存在的本地内存数据不一致、编译器会对代码指令重排序、处理器会对代码乱序执行等带来的问题。可以保证并发编程场景中的原子性、可见性和有序性。

说道jvm的内存模型就要说一下运行时数据区域了。先上图

java虚拟机在执行java程序的过程中，会把管理的内存划分为若干个不同的数据区域，这些数据区域各有用处，以及创建和销毁的时间。有的区域伴随着虚拟机进程启动而存在，有的区域则要伴随着用户进程而存在。下面来详细介绍一下这些不同的区域。

程序计数器（线程私有）

程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行字节码的行号指示器。分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器完成。
由于 Java 虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现的。为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，各线程之间的计数器互不影响，独立存储。
如果线程正在执行的是一个 Java 方法，计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；
如果正在执行的是 Native 方法，这个计数器的值为空。
程序计数器是唯一一个没有规定任何 OutOfMemoryError 的区域。

Java 虚拟机栈（线程私有）

Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）是线程私有的，生命周期与线程相同。
虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会创建一个栈帧（Stack Frame），存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口每一个方法被调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
这个区域有两种异常情况：
StackOverflowError：线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度
OutOfMemoryError：虚拟机栈扩展到无法申请足够的内存时

本地方法栈（线程私有）

虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法（字节码）服务。本地方法栈（Native Method Stacks）为虚拟机使用到的 Native 方法服务。

Java 堆（线程共享）
Java 堆（Java Heap）是 Java 虚拟机中内存最大的一块。Java 堆在虚拟机启动时创建，被所有线程共享。
作用：存放对象实例。垃圾收集器主要管理的就是 Java 堆。Java 堆在物理上可以不连续，只要逻辑上连续即可。

方法区（线程共享）
方法区（Method Area）被所有线程共享，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。和 Java 堆一样，不需要连续的内存，可以选择固定的大小，更可以选择不实现垃圾收集。

运行时常量池
运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。保存 Class 文件中的符号引用、翻译出来的直接引用。运行时常量池可以在运行期间将新的常量放入池中。

堆和栈是程序运行的关键，应该将其理解清楚。 栈是运行时的单位，而堆是存储时的单位。
栈解决程序的运行问题，即程序如何执行，或者说如何处理数据；堆解决的是数据存储的问题，即数据怎么放、放在哪儿。
在Java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应，这点很容易理解，因为不同的线程执行逻辑有所不同，因此需要一个独立的线程栈。而堆则是所有线程共享的。栈因为是运行单位，因此里面存储的信息都是跟当前线程（或程序）相关信息的。包括局部变量、程序运行状态、方法返回值等等；而堆只负责存储对象信息。