JVM内存结构和基本数据类型存储

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本文详细介绍了JVM内存的各个区域，包括方法区、Java栈、本地方法栈、程序计数器和Java堆。方法区存储类信息、常量和静态变量等，运行时常量池具有动态性。Java栈与线程同步，局部变量表存放基本类型、对象引用和returnAddress。本地方法栈服务于Native方法。程序计数器记录字节码执行位置。Java堆是GC主要区域，用于存储对象实例，当无法分配内存时抛出OutOfMemoryError异常。

1、JVM内存结构

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（1）方法区

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。

当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池是方法区的一部分，所以也是全局共享的。

运行时常量池：

class文件中除了包含类的版本，类名，字段，方法，接口等信息，还包含了常量池，这里面存放了编译期产生的各种字面量以及符号引用，在类加载后进入方法区的运行时常量池中，运行时常量池相对于class常量池一个重要的特征是动态性，在运行期间也可以将新的常量放入其中，用的较多的就是String的intern方法

符号引用：类、接口的全限定名，字段和方法的名称以及描述符；在对java文件进行编译的过程中，并不会向C语言那样有连接这一步，也就是说class文件中不会存储方法、字段的最终内存布局信息，所以符号引用是不能被虚拟机直接使用的，虚拟机会在加载类时动态的去获取常量池中的符号引用，然后解析到对应的内存地址中，才可以使用

字面量：比较接近于常量的概念，如文本字符串，声明为final的常量值等。

java中基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术，这些类是Byte, Short, Integer, Long, Character, Boolean, 另外两种浮点数类型（Float、Double）的包装类则没有实现。另外Byte, Short, Integer, Long, Character这5种整型的包装类也只在大于等于-128并且小于等于127时才使用常量池，也即对象不负责创建和管理大于127的这些类的对象。以下是一些对应的测试代码：

Integer i1=127;
Integer i2=127;
System.out.println(i1==i2)//输出true

Integer i3=128;
Integer i4=128;
System.out.println(i3==i4)//输出false

Boolean bool1=true;
Boolean bool2=true;
System.out.println(bool1==bool2);//输出true

Double d1=1.0;
Double d2=1.0;
System.out.println(d1==d2)//输出false

（2）Java栈

它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同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一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。

局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型，它不等同于对象本身，根据不同的虚拟机实现，它可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。

其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间（Slot），其余的数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：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；如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

（3）本地方法栈

本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

（4）程序计数器

是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

（5）Java堆

Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域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堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做“GC堆”。

根据Java虚拟机规范的规定，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的

如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。