【JVM】内存分区

一. JVM 执行流程

• 程序在执行之前先要把java代码转换成字节码（class文件）.
• JVM 首先需要把字节码通过类加载器（ClassLoader） 把文件加载到内存中 运行时数据区（Runtime Data Area） .
• 而字节码文件是 JVM 的一套指令集规范，并不能直接交个底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解析器 执行引擎（Execution Engine）将字节码翻译成底层系统指令再交由CPU去执行.
• 而这个过程中需要调用其他语言的接口 本地库接口（Native Interface） 来实现整个程序的功能

这就是这4个主要组成部分的职责与功能。

总结来看， JVM 主要通过分为以下 4 个部分，来执行 Java 程序的，它们分别是：

1. 类加载器（ClassLoader）
2. 运行时数据区（Runtime Data Area）
3. 执行引擎（Execution Engine）
4. 本地库接口（Native Interface）

二. JVM 运行时数据区

JVM 运行时数据区域也叫内存布局，但需要注意的是它和 Java 内存模型（( Java Memory Model，简称 JMM）完全不同，属于完全不同的两个概念，它由以下 5 大部分组成：

1. 堆（线程共享）

堆的作用：程序中创建的所有对象都在保存在堆中。

堆里面分为两个区域：新生代和老生代。
新生代放新建的对象，当经过一定 GC 次数之后还存活的对象会放入老生代。
新生代还有 3 个区域：一个 Eden (伊甸区) + 两个 Survivor（S0/S1）。

垃圾回收的时候会将 Eden 中和正在使用的 Survivor 区中存活的对象放到一个未使用的 Survivor 中，并把当前的 Eden 和正在使用的 Survivor 清除掉。

2. Java虚拟机栈（线程私有）

Java 虚拟机栈的作用：描述 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（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
我们常说的堆内存、栈内存中，栈内存指的就是虚拟机栈。
注意：Java虚拟机栈 是每个线程都有一份， 每个线程都有自己的方法调用关系

Java 虚拟机栈中包含了以下 4 部分：

1. 局部变量表： 存放方法参数和局部变量。
2. 操作栈：每个方法会生成一个先进后出的操作栈。
3. 动态链接：指向运行时常量池的方法引用。
4. 方法返回地址：PC 寄存器的地址。

什么是线程私有?

• 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，一个处理器核心都只会执行一条线程中的指令
• 为了切换线程后能恢复到之前正确的执行位置，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，独立存储

我们就把类似这类区域称之为"线程私有"的内存。

3. 本地方法栈（线程私有）

本地方法栈和虚拟机栈类似，只不过 Java 虚拟机栈是给 JVM 使用的，而本地方法栈是给本地方法使用的。
（内部是 C++ 代码， 存储的是 native 方法之间的调用关系）

4. 程序计数器（线程私有）

程序计数器的作用：用来记录当前线程执行的行号的。

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的是一个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；
• 如果正在执行的是一个Native方法，这个计数器值为空。

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 (Out Of Memory) 情况的区域！

5. 方法区（线程共享）

方法区的作用：用来存储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的。

在《Java虚拟机规范中》把此区域称之为“方法区”，JDK 8 中叫做元空间（Metaspace）。

运行时常量池:
运行时常量池是方法区的一部分，存放字面量与符号引用。
字面量 : 字符串常量 (JDK 8 移动到堆中) 、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。

小结