Java程序运行时数据区域(读书笔记)

一、Java程序执行过程中，Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域： 1，程序计数器(Program Counter Register)       (1) 程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。       (2) 由于Java虚拟机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的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器。       (3) 如果线程正在执行的是一个java方法，程序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，程序计数器的值为空（Undefined）。       (4) 该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。 2，Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)       (1) 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（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。每一个方法从调用到执行完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。       (2) Java虚拟机栈是线程私有的。       (3) 局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型(boolean,byte,char,short,int,long,float,double)、对象引用和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。       (4) 在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机可以动态扩展，并且在扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。 3，本地方法栈(Native Method Stack)        (1) 本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用非常类似，区别在于：虚拟机栈为执行Java方法(也就是字节码)服务，而本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。        (2) 与Java虚拟机栈一样，本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。 4，Java堆(Java Heap)        (1) Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域唯一的目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。        (2) Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆还可以细分为：新生代和老年代。        (3) 根据Java虚拟机规范的规定，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑上连续即可。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的。        (4) 如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会跑出OutOfMemoryError异常。 5，方法区(Method Area)        (1) 方法区与Java堆一样，是所有线程共享的内存区域。方法区用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。        (2) Java虚拟机规范对方法区的限制非常宽松，除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。        (3) 根据Java虚拟机规范的规定，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。 5.1 运行时常量池(Runtime ConstantPool)        (1) 运行时常量池是方法区的一部分。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(Constant Pool Table)，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用（例如 ：字符串常量、数字常量、类引用、字段引用、方法引用、名称和类型），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放。        (2) 一般来说，除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中。        (3) 当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。