根据《Java 虚拟机规范》的规定,Java 虚拟机所管理的内存将会包括如下几个运行时数据区域

思维导图

程序计数器

作用

  • 字节码行号指示器

程序计数器是一块较小的内存空间,它等同于当前执行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、线程恢复等功能都依赖于计数器。

线程存储

  • 线程私有

因为 JAVA 的多线程是通过线程的轮流切换并分配处理器时间的方式来实现的,因此,为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都要一个独立的程序计数器,所以是线程私有的。

注意

如果线程执行的是 JAVA 方法,这个计数器保存的就是正在执行的虚拟机字节码指令的地址。如果执行的是 Native 方法,计数器保存值为空。

异常

是唯一一个规范中没有规定的任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

JAVA 虚拟机栈

作用

虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的内存模型:每个方法在执行的同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。每一个方法从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、对象引用和 returnAddress 类型(指向了一条字节码指令的地址)

线程存储

  • 线程私有

注意

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。

异常

  • StackOverflowError

    • 原因

      如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,就会抛出

  • OutOfMemoryError

    • 原因

      如果虚拟机栈可以动态扩展,扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出

本地方法栈

作用

与 Java 虚拟机栈功能几乎一致,只是一个是运行 JAVA 方法,一个运行 Native 方法。有些虚拟机会直接把这两个栈合二为一(HotSpot)

线程存储

  • 线程私有

注意

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。

异常

  • StackOverflowError

    • 原因

      如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,就会抛出

  • OutOfMemoryError

    • 原因

      如果虚拟机栈可以动态扩展,扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出

JAVA 堆

作用

是虚拟机管理的内存中最大的一块。唯一的作用就是存放对象实例。

线程存储

  • 线程共有

注意

由于收集器基本上都采用分代收集算法,所以 JAVA 堆中还可以细分为:新生代和老年代;再细致一点的有 Eden 空间、From Surviror 空间、To Surviror 空间

异常

  • OutOfMemoryError

    • 原因

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。

方法区

作用

用于存储已被虚拟机加载 的类信息、常量、静态变量、即时编译器后的代码等数据。

线程存储

  • 线程共有

注意

也有人称之为『永久代』,本质上两者并不等价,只是有些虚拟机实现时把用永久代实现方法区而已。

异常

  • OufOfMemoryError

    • 原因

当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出

运行时常量池(方法区的一部分)

作用

是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池,用于存入编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存入。

线程存储

  • 线程共有

注意

Java 语言并不要常量一定只有编译期才能产生,也就是并非预置入 Class 文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池,运行期间也可以,比如 String 类的 intern()方法

异常

  • OutOfMemoryError

    • 原因

当常量池无法再申请到内存时就会抛出

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