Java 内存模型

Java 执行流程

1. java源文件经过java编译器，编译过后生成.class的字节码文件
2. 然后jvm的类加载器加载.class文件，
3. 加载完成后，jvm的执行引擎执行class中的指令
4. 将执行过程中所用的数据（类信息，对象等等）存储在运行时数据区（runtime data area）中，运行时数据区，就是jvm内存了。

Java 内存模型

程序计数器：类似PC寄存器的概念，存储当前线程执行字节码指令的行数。

• 当线程执行java方法时，计数器记录的是jvm执行字节码指令地址；
• 当线程执行native方法时，计数器的值为undefined（因为，native方法是交给系统来执行的，没有’PC 寄存器’的概念，对应的地址值，也就不存在了。）
• 由于cpu内核，在同一时刻只能执行一条指令，为了保证java多线程正确执行，每个线程都有一个程序计数器，因此，程序计数器是线程私有的。

虚拟机栈：一个线程的每个方法在执行的同时，都会创建一个栈帧（Statck Frame）。java栈中存放的是一个个的帧栈，每个帧栈包括：局部变量表，操作数栈，运行时常量池的引用，方法返回地址，附加信息。

• 当线程请求栈深度超出虚拟机所允许的深度时，会抛出StackOverFlowError
• 当java虚拟机动态扩展到无法申请的内存时，会抛出OutOfMemoryError
• 栈帧：
  1. 局部变量表：局部变量表存储的是基本数据类型和引用数据类型
  2. 操作数栈：线程执行方法的过程，实际上就是执行语句的过程，归根到底就是计算机计算的过程。然而程序中所有的计算都是借住于操作数栈来完成的。可以理解成，它就是用来做计算的。
  3. 运行时常量池的引用：方法运行过程中，可能用到类的常量，方法区中的静态对象，因此需要一个指向这些运行时常量的引用。
  4. 方法返回地址：正常退出：执行引擎遇到方法返回的字节码，将返回值传递给调用者，异常退出：遇到Exception,并且方法未捕捉异常，那么不会有任何返回值
  5. 附加信息：虚拟机规范没有明确规定，由具体虚拟机实现，可能是一些调试的信息

本地方法栈：和虚拟机栈类型，只不过本地方法栈为native方法服务，虚拟机栈为java方法服务，HotSpot虚拟机直接将本地方法栈和虚拟机栈合并在一起。

• 当线程请求栈深度超出虚拟机所允许的深度时，会抛出StackOverFlowError
• 当java虚拟机动态扩展到无法申请的内存时，会抛出OutOfMemoryError

堆区：存储对象本身和数组，占用内存最大的一块区域。java堆，是垃圾收集器管理的主要区域，也成为GC堆。目前，基本上所有的jvm都采用了分代收集算法，将java堆，分为年轻代，年老代，持久代。

• 从内存回收的角度来看，java堆被分为年轻代，年老代，持久代，这样划分的好处在于对不同生命周期的对象，采用不同的回收算法，使得内存回收更加快速。
• 从内存分配的角度来看，虽然java堆是线程共享的，但是它也划分出线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)，这样分配内存就更快了。
• 当java虚拟机动态扩展到无法申请的内存时，会抛出OutOfMemoryError

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，和java堆一样，是一块线程共享的区域。