《深入理解 Java 虚拟机》读后笔记 - 运行时数据区域

Java 虚拟机栈与程序计数器一样，也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。

• 虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候 Java 虚拟机都会同步创建一个栈帧 (Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

• 局部变量表存放了编译期可知的各种 Java 虚拟机基本数据类型(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）。

• 这些数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽(Slot）来表示，其中 64 位长度的long和double类型的数据会占用两个变量槽，其余的数据类型只占用一个。

• 局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。这里说的“大小”是指变量槽的数量。

• 在《Java 虚拟机规范》中，对这个内存区域规定了两类异常状况：

1. 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

2. 如果 Java 虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。

[](()3.本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别只是虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native） 方法服务。

与虚拟机栈一样，本地方法栈也会在栈深度溢出或者栈扩展失败时分别抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

[](()4.Java 堆

Java 堆对于 Java 应用程序来说**，是虚拟机所管理的内存中最大的一块**。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**。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例**，Java 世界里几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

• Java 堆是垃圾收集器管理的内存区域，因此一些资料中它也被称作 GC 堆

• 如果从分配内存的角度看，所有线程共享的 Java 堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer，TLAB)，以提升对象分配时的效率

• Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续的，这点就像我们用磁盘空间去存储文件一样，并不要求每个文件都连续存放。但对于大对象（典型的如数组对象），多数虚拟机实现出于实现简单、存储高效的考虑，很可能会要求连续的内存空间。

• Java 堆既可以被实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的 Java 虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过参数-Xmx和-Xms设定)。

• 如果在 Java 堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，Java 虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。

[](()5.方法区

方法区与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓 《一线大厂 Java 面试题解析+后端开发学习笔记+最新架构讲解视频+实战项目源码讲义》无偿开源 威信搜索公众号【编程进阶路】 存等数据。

方法区只是一个抽象概念，其具体实现是通过以下 2 种方式：

• JDK7 之前：永久代，使用的堆内存

• JDK8 之后：元空间，使用的本地内存

具体过程变更过程：

1. 在JDK 6的时候 HotSpot 开发团队就有放弃永久代，逐步改为采用本地内存来实现方法区的计划了。

2. 到了JDK 7的 HotSpot，已经把原本放在永久代的字符串常量池、静态变量等移出。

3. 而到了JDK 8，终于完全废弃了永久代的概念，改用在本地内存中实现的元空间来代替，把 JDK 7 中永久代还剩余的内容（主要是类型信息）全部移到元空间中。

根据《Java 虚拟机规范》的规定，如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

• 1.8 以前会导致永久代内存溢出java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
  

• 1.8 以后会导致元空间内存溢出java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
  

[](()6.运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分。