运行时数据区域

图片说明

程序计数器

内存空间小，线程私有。
字节码解释器的工作就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行指令的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖计数器完成。

如果线程正在执行一个Java犯法，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，这个计数器的值则是（Undefined）。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

OutOfMemoryError：如果虚拟机栈可以动态扩展，而扩展无法申请到足够的内存。

Java虚拟机栈

线程私有，声明周期和线程一致。
描述的是Java方法运行的内存模型：每个方法在执行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。每一个方法从调用直至执行结束，就对应着一个栈帧从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类型（boolean，byte，char，short，int，float，long，double）、对象引用（reference类型）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。

本地方法栈

区别于Java虚拟机栈的是，Java虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。也会有StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

StackOverflowError:线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度。

Java堆

对于绝大多数应用来说，这块区域是JVM所管理的内存中最大的一块。线程共享，主要是存放对象实例和数组。内部会分化出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。可以位于物理上不连续的空间，但是逻辑上要连续。

OutOfMemoryError：如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，抛出该异常。

方法区

属于共享内存区域，存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态常量、即时编译器编译后的代码等数据。

图片说明

运行时常量池

属于方法区的一部分，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。编译器和运行期（String的intern()）都可以将常量放入池中。内存有限，无法申请时抛出OutOfMemoryError。

直接内存

非虚拟机运行时数据区的部分

在JDK1.4中新加入NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道和缓存的IO方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。可以避免在Java堆和Native堆中来回的数据耗时操作。

OutOfMemoryError：会受到本地内存限制，如果内存区域总和大于物理内存限制从而导致动态扩展时出现该异常。

HotSpot虚拟机对象

对象的创建

  1. 遇到new指令时，首先检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用， 并且检查这个符号引用代表的类是否已经被加载、解析和初始化过。如果没有，执行响应的类加载。

  2. 类加载检查通过够，为新对象分配内存。在堆的空闲内存中划分一块区域。

  3. 每个线程在堆中都会有私有的分配缓冲区（TLAB），这样可以很大程度避免在并发情况下频繁创建对象造成的线程不安全。

  4. 内存空间分配完成后会初始化为0，接下来就是填充对象头，把对象哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息，对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息存入对象头。

  5. 执行new指令后执行init方法后才算一份真正可用的对象创建完成。

对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中，分为三块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

1.对象头：包含两部分，一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等，32位虚拟机占32bit，64位虚拟机占64bit。官方成为Mark Word。第二部分是类型指针，即对象指向它的类的元数据指针，虚拟机通过这个指针确定这个对象是哪个类的实例。另外，如果是Java数组，对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为普通对象可以通过Java对象元数据确认大小，而数组对象不可以。