什么是JVM？JVM概述——初识JVM（类加载器，垃圾回收器，执行引擎）

上一篇博客我们对jvm以及它的三个“部件”有了初步的认识，这一篇我们探讨一下源码经过编译、加载后这些数据被jvm分类存储在内存中，根据数据的特性，jvm从逻辑上把内存划分为以下几个区域：方法区、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、堆。

程序计数器（线程私有）

程序计数器是一块比较小的内存空间，可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

如果当前线程正在执行一个Java方法，这个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。

程序计数器内存区域是唯一一个在jvm规范中没有规定任何OOM（OutOfMemoryError）情况的区域。

程序计数器为什么是线程私有？
由于JVM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，因此在任何一个确定的时刻，一个处理器（多核处理器则指的是一个内核）都会执行一条线程中的指令。因此为了切换线程后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响。

虚拟机栈（线程私有）

虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型：这部分区域主要是用于线程运行方法的区域，此区域属于线程私有的空间，每一个线程创建后都会申请一个自己单独的栈空间，每一个方法执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表（保存着变量的数据）、操作数栈（进行运算时存放数据的空间）、动态链接（指向常量池的引用）、方法出口等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈和出栈的过程。声明周期与线程相同。
下面来模拟一下执行方法时进栈出栈的过程：

执行以下代码

public class JavaStackTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("开始执行main方法");test1();
}
public static void  test1(){System.out.println("test1");test2();}
public static void  test2(){System.out.println("test2");}

}

局部变量表

存放了编译器可知的各种基本数据类型（8大基本数据类型）、对象引用。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，在执行期间不会改变局部变量表大小。

这个区域一共会产生以下两种异常：

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度（-Xss设置栈容量），将会抛出StackOverFlowError异常。
虚拟机在动态扩展时无法申请到足够的内存，会抛OutOfMemoryError异常。

本地方法栈（线程私有）

当java需要与一些底层系统或硬件交互时，这个时候需要通过调用native本地方法实现，本地方法栈和虚拟机栈的作用差不多，区别无非是本地方法栈为虚拟机使用的native方法服务，而虚拟机栈为jvm执行的java方法服务。

方法区（线程共享）

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

方法区、永久代、元空间的关系

方法区是jvm定义的一种规范，是所有虚拟机都要遵守的约定，而永久代和元空间都是实际某个虚拟机针对方法区的一种实现。永久代是JDK8之前Hotspot虚拟机对方法去的实现，也就是说在JDK8以前的Hotspot虚拟机中，方法区也被称为永久代，而在JDK8之后被元空间取代。

永久代和元空间的区别

要说他们的区别先贴上一张以前博客里的图

先说一下不管是永久代还是元空间他们都是Hotspot针对方法区的一种实现，两者最大的区别在于永久代是在jvm虚拟机中分配内存，即上图的左半部分，元空间则分配在本地内存中。
为什么要做这样一种改变呢？
因为很多类是在运行期间加载的，这部分类加载的空间不可控，如果这部分内存是在jvm内存里分配的话，分配太大那么jvm其他区域可用内存就会变小，如果分配太小，就容易出现方法区内存溢出。所以JDK8中选择把方法区分配在本地内存，这样做的好处是元空间的大小不会受限于虚拟机分配的内存大小，就不会那么容易出现内存溢出。

JVM规范规定：当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OOM异常

运行时常量池（方法区的一部分，线程共享）

这一部分区域主要存放静态变量，字面量，符号引用

字面量：字符串（JDK7之后移动到堆）、final常量、基本数据类型的值
符号引用：类和结构的完全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符。

JDK6中所有常量池数据是存放在永久代中，但到JDK7之后Hotspot把永久代中的字符串常量、静态变量迁移到了堆中，后面的jdk8并没有对这部分内容进行迁移，在jdk8中字符串，静态变量数据还是放在堆中，所以常量池只是在jvm规范定义上属于方法区，但Hotspot在实现的时候一部分实际上保存在堆中了。

堆区（线程共享）

堆是jvm所管理的最大内存区域，在jvm启动时创建。此内存区域存放的都是对象实例。jvm规范中提到：所有对象实例以及数组都要在堆上分配。

堆是垃圾回收器管理的主要区域，因此很多时候称之为“GC堆”。根据jvm规范规定的内容，堆可以处于物理上不连续额内存空间中。堆在主流的虚拟机中都是可扩展的（-Xmx设置最大值，-Xms设置最小值）。

如果在堆中没有足够的内存完成实例分配并且堆也无法再拓展时，将会抛出OOM。

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