Java内存区域详解

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

 

Java虚拟机所管理的内存包括以下几个运行时数据区域：

1. 程序计数器
2. Java虚拟机栈
3. 本地方法栈
4. Java堆
5. 方法区

 

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。

字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，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来完成。

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来实现的。为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。

2、Java虚拟机栈

线程私有，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：每个方法在执行时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

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)、returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。

3、本地方法栈

与虚拟机栈发挥的作用相似，区别为虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。在虚拟机规范中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强制规定。

HotSpot虚拟机把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

4、Java堆

对大多数应用来说，Java堆是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。

Java堆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进行分配。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，很多时候被称为“GC堆”，从内存回收的角度来看，Java堆中可以细分为：新生代和老年代，再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。进一步划分的目的是为了更好地回收内存，或者更快地分配内存。

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。在实现是，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前的虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过-Xmx和-Xms控制）。

5、方法区

线程共享，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。

很多人愿意把方法区称为“永生代”，本质上两者并不等价，仅仅是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区，或者是用永生代来实现方法区而已。

和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。