java运行时内存分配(运行时数据区域)

矫情吗；* 2022-05-26 11:44 356阅读 0赞

> java与C++之间有一堵由内存动态分配和垃圾收集技术所围成的"高墙",墙外面的人想进去，墙里面的人却想出来。

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> 引用<<深入理解JAVA虚拟机第二版>> 周志明著

**参考链接**  
[Xms Xmx PermSize MaxPermSize 区别][Xms Xmx PermSize MaxPermSize]

**java参数罗列**

*  \-Xmx和-Xms(设置java堆的大小)
 *  \-vmargs -Xms128M -Xmx512M -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128M
 *  \-vmargs 说明后面是VM的参数，所以后面的其实都是JVM的参数了
 *  \-Xms128m JVM初始分配的堆内存
 *  \-Xmx512m JVM最大允许分配的堆内存，按需分配
 *  \-XX:PermSize=64M JVM初始分配的非堆内存
 *  \-XX:MaxPermSize=128M JVM最大允许分配的非堆内存，按需分配

\#\#\#\#java运行时数据区域  
java虚拟机在执行java程序的过程中会把它所管理的内存划分为不同的数据区域，区域有着各自的用途，以及创建和销毁的时间，有些会随着VM启动而启动，有些会依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

![这里写图片描述][70]

\#\#\#\#程序计数器  
程序计数器（Program Counter Register）是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器需要通过这个计数器的值来读取下一条执行的字节码指令，各种分支跳转、异常处理等。

Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并且分配时间片的方式来实现的，所以在任何一个确定的时刻，一个处理器都只会执行一条线程中的指令。因为为了线程切换后能够恢复到正确的执行位置，每个线程都需要一个程序计数器，所以这一部分计数器的内存区域为“线程私有”的内存。

如果线程正在执行的是一个Java method，这个计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是native method，这个计数器值为 Undefined。native方法理论上是不存在OutOfMemoryError的错误情况。

\#\#\#\#JAVA虚拟机栈

Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)描述的是java方法执行的内存模型。属于线程私有的，生命周期与线程相同，每个方法执行时都会创造一个栈帧(Stack Frame)。栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法的执行都对应着一个栈帧在java虚拟机栈中进栈出栈的过程。 值得注意的是，在方法运行期间，栈帧中局部变量表所需要的空间是不会改变的，是在编译时就已经确定了的。

我们平常经常把java内存简单的分为堆内存(Heap)和栈(Stack)内存,栈内存就是我们所说的`Java虚拟机栈`。

在java虚拟机规范中，对该区域规定了两种异常情况，如果线程请求的栈深度大于虚拟机锁允许的深度，将抛出StackOverFlow异常，虚拟机栈的大小一般都是可动态扩展的，但是也可以设置成固定大小的，如果在动态扩展情况下，如果扩展时无法申请到足够的内存，将会抛出OutOfMemoryErro异常。

\#\#\#\#本地方法栈

java虚拟机栈是为虚拟机执行java方法服务的，而本地方法栈是为虚拟机执行Native方法服务的，其他的基本的和java虚拟机栈的作用是类似的，本地方法栈的使用语言，使用方式和数据结构可以由虚拟机开发商自行决定，虚拟机规范没有强制规定，HotSpot虚拟机更是把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。 java虚拟机栈和本地方法栈都可能会抛出栈异常和内存异常。

\#\#\#\#Java堆

Java堆(JavaHeap)是JVM所管理的内存中最大的一块，Java Heap是所有线程共享的一块区域，在JVM启动时创建，几乎所有对象实例、数组 都在这里分配内存，但是虽则JIT编译器的优化和逃逸分析技术的成熟，栈上分配，标量替换等技术的成熟，在堆上分配对象的也变得不是那么"绝对了"。  
Java堆也是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称作GC堆(Garbage Collected Heap)。从内存回收的角度来看，java堆可以分为新生代和老年代，再细致一点如Eden空间、From Survivor空间，To Survivor空间，从内测分配的角度来看，java堆中可能划分出多个线程私有的分配 缓冲区(Thread Local Allocation Bffer,TLAB)。  
根据JVM规范，Java堆可以在物理空间上不连续，只要逻辑上连续即可。可以通过（-Xmx和-Xms)控制扩展,当堆无法完成扩展时，也会抛出OutOfMemoryError异常。

\#\#\#\#方法区(Method Ared)

方法区和java堆一样是线程共享的，用于存储已被JVM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。

在HotSpot虚拟机上开发的程序员更倾向把方法叫做"`永久带(Permanent Generation)`",本质上两者并不等价，只是因为HotSpot吧GC分代收集扩展到方法区了，但是事实上用永久代来实现方法区并不太好，因为这更容易出内存溢出，毕竟方法区也是有大小限制的，可通过(-XX:MaxPermSize=128M)进行设置

java虚拟机对方法区的限制比较宽松，也可以是不连续的内存，和可以选择动态扩展，并且对方法区的垃圾回收要求很低，甚至可以选择不回收，但是相对而言，对方法区回收还是有必要的，对方法区的回收主要是针对常量池的回收和对类型的卸载，方法扩展时无法获取足够空间的时候也会抛出OutOfMemoryError错误。

\#\#\#\#运行时常量池(Runtime Constant Pool)  
运行时常量池属于方法区的一部分吗，Class文件中除了泪的版本，字段，方法和接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，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。

运行时常量池具有动态性，Java语言并不要求常量必须在编译期产生，也就是并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入运行时常量池。运行期间也可以将常量放入常量池，这种特性利用最多的便是S**tring类的intern()方法**。运行时常量池也会受到OutOfMemoryError异常。

\#\#\#\#直接内存(Direct Memory)

直接内存并不是运行时数据区的一部分，也不是java虚拟机规范中定义的内存区域。在JDK1.4之后引入`NIO(New Input/Output)`类，引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的IO方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在JAVA堆中的`DirectByteBuffer`对象作为这块内存的引用进行操作,这样能在一些场景中显著的提高性能，因为避免在Java堆和Native堆中来回复制数据所引发的开销。

直接内存不属于java堆的一部分，但是属于操作系统的部分，也会受到OutOfMemoryError的异常影响，因此在设置内存参数的时候需要考虑到直接内存.

[Xms Xmx PermSize MaxPermSize]: https://www.cnblogs.com/mingforyou/archive/2012/03/03/2378143.html
[70]: /images/20220526/0ed68c51de614bf682559eb61473971c.png