1. 程序计数器
它可以看作成当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机概念模型中,字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令、分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
多线程操作通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现,因此为了保证线程切换后能恢复到正确位置,每条线程都会有一个独立的程序计数器,各个线程之间计数器互不影响。
如果线程执行的是Java方法,这个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native方法,这个计数器的值为空。
唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
作为开发者来讲,并不需要操作程序计数器,只有在JVM内部维护。
2. Java虚拟机栈
虚拟机栈描述Java方法执行的动态内存模型:每个方法执行都会创建栈帧,用于存储局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出口等。每一个方法从调用直至完成的过程,对应着一个栈帧在虚拟机中的入栈到出栈的过程。
栈的执行过程:先进后出,后进先出。
局部变量表:存放编译器可知的各种基本数据类型,引用类型,returnAddress 类型。
局部变量表的内存空间在编译期完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在帧分配多少内存时固定的,在方法运行期间不回改变局部变量表的大小。
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出*Error异常。
比较典型的场景:递归调用
当前大部分虚拟机都允许动态扩展栈大小,但是当无法获取到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
虚拟机栈为虚拟机执行java方法服务。
3. 本地方法栈
本地方法栈为native方法服务,与虚拟机栈功能类似,对于hot sport把java虚拟机栈与本地方法栈合并在一起。
4. Java堆
Java堆是被所有线程共享的一块区域,在虚拟机启动时创建。唯一目的就是存储对象实例。
垃圾收集器管理的主要区域。分为:新生代和老年代;新生代又区分:eden、form survivor、to survivor空间默认比例应该是8:1:1。
几乎所有对象实例都存储在java堆中。不排除逃逸分析、栈上分配等(优化涉及到)。
5. 方法区
与堆一样属于线程共享区的范围。
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。
类信息:类的版本、字段、方法、接口
方法区和永久代:两者并不等同,只是hot sport 设计团队使用永久代来实现的方法区。好处就是管理Java堆一样管理这部分内存。问题是更容易出现内存溢出问题。
内存申请失败的情况下同样会出现OutOfMemoryError
6. 运行时常量池
属于方法区的一部分。用于存储编译器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存储。
比如经常问的一些面试问题:
String a1 = "a"; String a2 = "a";
此时 a1 == a2 返回true,a1、a2存储在局部变量表,而字符串a并没有创建对象实例,它存储在运行时常量池。运行时常量池的数据可以想象成对应不同类型的set集合。
String a3 = new String("a");
此时 a1 == a3 返回false,a1、a3存储在局部变量表,而两个字符串存储位置不一样,a1指向的字符串在运行时常量池,a3指向的对象在Java堆中。
运行时常量池具备动态性,在运行期也可以将新的常量放入池中,比如String的intern()方法。
内存申请失败的情况下同样会出现OutOfMemoryError
7. 直接内存
在JDK1.4加入的NIO,引入了一种基于通道与缓冲区的IO方式,它可以使用native函数直接分配堆外内存。内存不够的时候会导致OutOfMemoryError异常。