Java虚拟机运行时数据区

一、程序计数器

        每个Java虚拟机线程都有自己的程序计数器，用于存储当前正在执行的虚拟机指令地址。如果当前执行的是native方法，那么程序计数器的值是undefined。

        因为Java虚拟机多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间来实现的，想要线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都必须私有一个程序计数器，来存储当前执行的虚拟机指令地址。

二、Java虚拟机栈

        Java虚拟机栈也是每个线程私有的，它存储着栈帧数据。线程执行过程中，每个方法从调用到返回都对应着一个栈帧入栈到出栈的过程。如果程序中使用了递归，但是没有递归出口，或者方法调用超过了所允许的最大深度，那么就会抛出StackOverflowError错误，如果没有超过最大深度，但是没有足够的内存来创建栈帧，那么会抛出OutOfMemoryError错误，这也是Java虚拟机规范中说明的两种错误。这里只是举了两个例子说明，引发错误的可能还有其他方式。

        栈帧，栈帧存储数据和部分结果，以及方法返回值和异常分发。每次调用方法的时候都会创建一个新的栈帧，方法退出时销毁（无论异常还是正常返回）。栈帧是线程的虚拟机栈中分配的，每个栈帧都有一个局部变量数组，操作数栈以及对当前类当前方法的常量池的引用。

三、Java堆

        堆是Java虚拟机最重要的内存区域，堆是所有线程共享的区域，也是垃圾收集器管理的主要区域。主要目的是存放实例数据和数组的内存。堆中又分为新生代、老年代、永久代（Java8以后就去掉了），新生代有分为Eden空间、s1和s2。分这么多区间是为了更好的管理内存。关于各个区域分配的细节以后另起一篇文章解释。以下参数可以指定各个空间的大小和比例：

-Xms50M，设置最小堆内存为50M

-Xmx512M，设置最大堆内存为512M

-XX:NewSize=128m，设置新生代大小为128M

-XX:MaxNewSize=128M，设置新生代最大大小为128M

-XX:NewRatio=4，设置老年代和新生代的比例为4:1

-XX:SurvivorRatio=4，设置Eden和一个s1空间的比例为4:1，那么Eden:s1:s2是4:1:1

四、方法区（永久代）

        方法区是Java堆的一个逻辑部分，它存储类结构、运行时常量池、字段和方法等数据。可以通过参数-XX:PermSize=256m来指定大小。在Java8以后，该区域已经被移除了，替代的是元数据空间Metaspace。在Java8以及更新版本设置PermSize将会提示：ignoring option PermSize=20M; support was removed in 8.0。

五、运行时常量池

        运行时常量池是方法区的一部分，它存储从编译已知的字面量和符号引用以及类版本、字段、方法、接口描述等信息。早期版本中，String.intern()会进入常量池存放。Java8及以后，官方的虚拟机规范并没有更改或者详尽的解释。有兴趣的朋友可以留言讨论。

六、本地方法栈

        本地方法栈和Java虚拟机栈的作用是相似的，他们的区别是，Java虚拟机栈是为Java方法服务，本地方法栈是为native方法服务。官方虚拟机规范中并没有强制本地方法栈中使用的语言、结构进行限制，不同的虚拟机可能有自己不同的实现。Sun的HotSpot虚拟机貌似是将本地方法栈和Java虚拟机栈合二为一了。

七、Metaspace元空间

        参考资料：http://openjdk.java.net/jeps/122，元空间是Java8开始提供，目的是为了取代永久代，元空间中内存不是在堆上进行分配，而是使用本机内存。默认情况下，大小只受机器物理内存限制，可以通过参数-XX:MaxMetaspaceSize设置。永久代被移除后，String.intern()、符号引用，字面量，类静态变量都被移动到了堆空间中。元空间一般存储类的元数据信息，加载类后会存放到元空间中，当类被卸载时，会将内存释放给操作系统。

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