JAVA虚拟机--Java内存区

Java内存区

如图所示Java内存区主要有以下五部分组成：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区

1 程序计数器

程序计数器是当前线程所执行的字节码的行号指示器，因此其是线程私有的，并且在执行Native方法时，计数器为空。

2 虚拟机栈、本地方法栈

虚拟机栈是Java方法执行的内存模型，每个方法执行时都会同时创建相应的一个栈帧，栈是用于执行引擎进行方法调度、方法执行的数据结构。
栈的生命周期与线程相同，栈也是线程私有的，对于执行引擎，活动线程中，只有栈顶的栈帧是有效的，称为当前栈帧，所对应的方法称为当前方法，执行引擎所执行的字节码指令只针对当前栈帧操作。
栈主要包括：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址
ps:在单线程中栈空间无法分配时，抛出StackOverflowError;而多线程中栈空间无法分配时，抛出OutOfMemoryError.

2.1 局部变量表

局部变量表是一组存放变量值存储空间，用于存储方法参数和方法内部定义的局部变量。
其中存储的数据类型是编译期可知的基本数据类型、对象引用、返回地址类型，返回地址指向了一条字节码指令地址。
局部变量表以Slot为最小单位存储容量，在32位中，一个Slot存放一个32位以内的数据类型；在64位中，两个Slot为一个单位。
如果是实例方法，则第0位的Slot存储的是该方法所属对象的引用，即this。

2.2 操作数栈

当一个方法开始执行的时候，操作数栈是空的，在方法执行过程中，会不断的有各种字节码指令向操作栈中写入、提取内容，也就是入栈、出栈操作。
该方式是基于栈的操作，移植性强，执行速度慢
Android是基于寄存器的操作，移植性差，执行速度快

2.3 动态链接

每个栈帧都包含一个执行运行时常量池(方法区)中该栈帧所属方法的引用，即栈帧通过该引用获取到其要运行的方法，这就支持了调用方法过程中的动态连接
Class文件的常量池中有大量的符号引用，字节码中的方法调用指令就以常量池中指向方法的符号引用作为参数。
这些符号引用一部分会在类加载或第一次使用时化为直接引用(如final、static)，称为静态解析
另一部分在每次运行期间转化为直接引用，该部分称为动态连接

2.4 方法返回地址

一个方法执行后，有两种退出方式：
执行引擎遇到了方法返回的字节指令，调用者的计数器值可以作为返回地址，栈帧中可能保存着该计数器值
或遇到了异常，并且该异常没有在方法内被处理，返回地址通过异常处理器来确定
方法退出后，返回到方法被调用的地方
方法在返回时，可能需要栈帧中保存一些信息，用来恢复上层方法的执行状态，如恢复上层方法的局部变量表、操作数栈，如果有返回值则将其压入操作数栈中

3 JAVA堆

所以线程共享的内存区
几乎所有的对象、数组都在这类分配内存，是垃圾收集管理的主要区域，俗称"GC堆"
堆中没有内存可分配，并且堆也无法扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常

4 方法区

方法区也是所以线程共享的区域，它用于存储已经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。
Java没有要求常量只能在编译期产生，运行期间也可以将新的常量放入常量池，如String的intern()

直接内存
JDK1.4引入NIO机制，它是一种基于通道与缓冲区的新I/O方式，可以直接从操作系统中分配直接内存，这样可以提高性能，避免Java堆和Native堆中来回复制数据。