JVM第二篇（JVM内存结构）

JVM第二篇（JVM内存结构）

JVM的内存结构主要分为：

1. 程序计数器
2. 虚拟机栈
3. 本地方法栈
4. 堆
5. 方法区

下面先开始学习程序计数器部分

程序计数器(Program Counter Register)

JVM 指令，java程序的源文件，被编译为.class字节码文件，在字节码文件中，java的源文件被编译为一条条的JVM指令，JVM指令在所有 *** 作系统下是通用的。
左侧是JVM指令，右侧为对应的Java源代码

JVM指令的执行流程，JVM 指令不能直接被CPU执行，JVM指令经过解释器，变成机器码，机器码再由CPU 进行执行。

程序计数器的作用就是记住当前JVM指令的下一条指令的内存地址。
在计算机中，用一个寄存器,来实现程序计数器的功能。

程序计数器的特点：

1. 程序计数器是线程所私有的，每一个线程都有对应的程序计数器
2. 程序计数器是唯一一个不会存在内存溢出的区

虚拟机栈

在数据结构中，栈的特点就是，先进后出，后进先出。

每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈，在线程运行的时候，存放线程运行时的数据。
每个栈由多个栈帧（frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存，每个栈帧存放着方法中的变量，参数，返回地址等数据信息。

每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法。

常见问题：
垃圾回收是否涉及栈内存？
不涉及，因为栈的内存是由栈帧组成，栈帧就是一次次的方法调用，在方法执行结束之后，栈帧会自动的释放内存。

栈内存分配越大越好吗？
不是越大越好, 因为物理内存是有限的，栈内存越大，则可以并行的线程数就越少，栈内存越大，则每个线程所能进行的递归调用的层数就越深，栈内存大并不能带来性能上的提升。

方法内的局部变量是否线程安全？
如果方法内局部变量没有逃离方法的作用访问，它是线程安全的
如果是局部变量引用了对象，并逃离方法的作用范围，需要考虑线程安全

栈内存的溢出

1. 由于栈中的栈帧过多，而导致内存溢出，例如在递归调用中, 未正确的设置结束条件，造成栈溢出(常见)
2. 由于栈中的栈帧过大，从而导致内存溢出 ( 不太常见 )

本地方法栈

本地方法概念：指不是用 java代码写的方法，由于java 的语言特性，java 不能对 *** 作系统的底层进行 *** 作，所以需要间接调用 C/C++ 编写的底层方法，与 *** 作系统底层进行 *** 作。

本地方法栈就是在运行本地方法时为本地方法创建的栈内存结构。

在 java 的Object类中，大量的调用了本地方法。
加上 native关键字 后的函数的实现不是用java写的

 public native int hashCode();
 public final native void notify();
 public final native void notifyAll();
 public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

堆
通过new 关键字声明的对象都会被放入堆内存中。
堆是线程所共享的内存区域，堆中的对象都需要考虑线程安全问题。
堆中有垃圾回收机制，在堆中不再被引用的对象，内存将会被回收。

堆内存溢出：在堆内存中存放的对象过多，超过了堆中的内存大小，将会使得堆内存溢出。

方法区

方法区与堆类似，方法区是所有线程共享的内存区域。
方法区类似于传统语言的编译代码存储区，或类似于 *** 作系统进程中的“文本”段。它存储每个类的结构，例如运行时常量池、字段和方法数据，以及方法和构造函数的代码，包括在类和实例初始化和接口初始化中使用的特殊方法，方法区是在虚拟机启动时创建的。

在不同厂商，不同版本的JDK中，对方法区的实现也是不同的。
在JDK1.6中，方法区是由一个被称为永久代所实现的。
永久代是在堆中存储的，由JVM所管理的内存空间。
永久代中包含Class的信息，ClassLoader的信息，还有字符串常量池等。

在JDK1.8中，方法区是由一个被称为元空间所实现的。
元空间已经不占用堆的内存了，元空间不是由JVM所管理的内存空间，直接由 *** 作系统来管理。
在元空间中，同样的包含Class的信息，ClassLoader的信息，以及常量池的信息等。
不过在元空间中，已经不进行存储字符串常量池了，字符串常量池存放在堆内存中。

方法区的内存溢出：
在方法区中存放着类的信息，如果加载的类过多，则有可能造成方法区内存的溢出