JVM和运行时数据区

目录

运行时数据区

元空间

Java 虚拟机栈

java 堆

程序计数器

本地方法栈

JVM

        JVM是Java Virtual Machine的简称，是java程序的运行环境（二进制字节码的运行环境）。主要由三个子系统构成，分别是类加载子系统、运行时数据区和执行引擎。

JVM结构图

运行时数据区

运行时数据区是由元空间、堆、程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈五部分组成。

元空间

        用于存储已被 JVM 加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据的区域。被所有线程共享，多个线程可以同时访问方法区中的类信息和常量等。

        在 JDK 7 及以前的实现方式，它和堆一样，都是 JVM 内存的一部分，并且有固定的大小限制。永久代不仅存储类的元数据，还存储了字符串常量池等信息。从 JDK 8 开始，永久代被元空间取代。元空间不再使用 JVM 的内存，而是使用本地内存，这使得元空间的大小不再受 JVM 内存大小的限制，而是受限于操作系统的可用内存。同时，字符串常量池从方法区移动到了堆中

        在 JDK 8 之前，如果方法区（永久代）的内存设置过小，可能会导OutOfMemoryError: PermGen space 错误。在 JDK 8 及以后，如果元空间的内存使用超过了限制，会抛出OutOfMemoryError: Metaspace 错误。

Java 虚拟机栈

        每个 Java 线程在创建时都会分配一个独立的虚拟机栈，用于存储方法参数和方法内部定义的局部变量。每个栈由多个栈帧组成，对应这每次方法调用时占用的内存，栈帧过多会导致栈内存溢出，常见于递归调用。

java 堆

        用于保存对象实例、数组等，使得程序可以动态地创建和使用对象。为了高效地进行垃圾回收，堆通常被分为不同的区域，常见的分代垃圾回收机制将堆分为新生代和老年代。其中，新生代又可进一步细分为 Eden 区和两个 Survivor 区。新创建的对象通常会首先分配在 Eden 区，经过多次垃圾回收后仍然存活的对象会被移动到老年代。

        程序在申请内存时，如果堆没有足够的内存空间供其使用，就会出现内存溢出的情况，从而导致程序抛出OutOfMemoryError异常。程序在运行过程中，如果由于某些原因导致一些不再使用的对象无法被垃圾回收器回收，一直占用内存空间，会使得可用内存逐渐减少，这时就会出现内存泄漏的情况。

程序计数器

        用于保存字节码的行号，记录正在执行的字节码指令地址。每个 Java 线程都有自己独立的程序计数器，可以在执行过程中独立记录自己的执行位置，不受到其他线程的干扰。

本地方法栈

        与 Java 虚拟机栈类似，本地方法栈是为虚拟机使用到的本地方法服务的。本地方法是使用非 Java 语言（如 C、C++）实现的方法，通常用于与操作系统底层交互或调用其他本地库。每个线程都有自己独立的本地方法栈，与 Java 虚拟机栈相互独立。

        和 Java 虚拟机栈一样，本地方法栈也可能会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。当本地方法调用层次过深或无法申请到足够的内存时，就会触发相应的异常。