引言

大家好，我們又見面了。有小伙伴說 JVM 內存區域在學習與面試的時候常常理不清，為了解決這位小伙伴的困擾，我將通過兩篇文章為大家理清 JVM 內存區域劃分，這篇是第一篇將為大家介紹 JVM 內存區域的邏輯概念，下一篇將和大家嘮一嘮 HotSpot 虛擬機實現的一些小細節。安全帶系好，發車咯！

運行時數據區

首先我們來明確一下運行時數據區的概念，Java 虛擬機在執行 Java 程序的過程中會將它所管理的內存劃分為若干不同的數據區，這些數據區就是運行時數據區，這些區域有各自的用途和生命周期。

根據《Java 虛擬機規范》的規定 JVM 所管理的內存分為：虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器、方法區和堆這五種運行時數據區。

圖片

下面我們來分別介紹他們的邏輯概念。

需要注意，邏輯概念只是《Java虛擬機規范》中對運行時數據區進行的邏輯規范，不同的虛擬機的具體實現會略有差異。

虛擬機棧

虛擬機棧也是我們常說的 Java 棧，是線程私有的，在每一個線程啟動的時候都會創建一個虛擬機棧。

虛擬機棧的生命周期和線程一致，虛擬機棧的內部存儲著一個個棧幀，對應著 Java 方法的一次次調用，方法被調用則壓棧，方法調用結束則出棧。

每一個棧幀內部又存儲了局部變量表、方法返回地址、操作數棧、動態鏈接等信息。

圖片

在虛擬機棧規范了兩種異常情況。一是當線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度則會拋出 SOF（StackOverflowError）異常；二是當虛擬機棧容量動態擴展時無法申請到足夠的內存則會拋出 OOM（OutOfMemoryError）異常。

本地方法棧

本地方法棧的作用與虛擬機棧類似，只不過虛擬機棧服務于 Java 方法調用，本地方法棧服務于本地方法（native）調用。

本地方法棧也是線程私有的，且與虛擬機棧一致，在棧深度異常和擴展失敗時分別會拋出 SOF 異常和 OOM 異常。

程序計數器

程序計數器用作當前線程所執行字節碼的行號指示器，同樣是線程私有的，它會存儲當前正在執行的字節碼指令地址，并在當前字節碼指令執行結束后切換為下一步需執行的字節碼指令地址，線程就在程序計數器的推動下一步步執行。

如果當前執行的是本地方法，則程序計數器會存儲 Undefined。

方法區

方法區是各個線程共享的一塊內存區域，主要用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器（JIT）編譯后的代碼緩存等數據。

圖片

JVM 關閉后方法區將會被釋放。

方法區的常量主要被劃分為運行時常量池和字符串常量池兩大區域。

字節碼文件中有一個區域叫做常量池表（Constant Pool Table），常量池表主要用于存儲編譯器生成的各種字面量與符號引用。

常量池表可以看作是一張表，虛擬機指令根據這張常量表找到要執行的類名、方法名、參數類型、字面量等類型

而常量池表存儲的內容將在類加載后存放到方法區的運行時常量池中。

至于字符串常量池就是用于儲存字符串。

需要注意 Java 中的基本類型的包裝類的大部分都實現了常量池技術，不過這里的常量池嚴格來說應該叫做對象池，所以它們歸屬于堆，并不屬于方法區。

無論在不同版本的虛擬機實現中字符串常量池和靜態變量的存儲位置發生了怎樣的變化，在邏輯上這兩個區域是永遠歸屬于方法區的。

方法區在內存擴展失敗的時候同樣會拋出 OOM 異常。

堆

堆和方法區一樣也是各個線程共享的一塊內存區域。堆也就是我們常說的 Java 堆，也是垃圾回收器主要管理的區域（方法區可以選擇不實現垃圾收集），“幾乎”所有的對象實例都在這里分配內存。

在規范中，堆可以處于在物理上不連續的內存空間，只要邏輯上連續即可，不過對于數組這種大對象，為了實現簡單和提高性能，大多數虛擬機實現都會考慮使用連續的內存空間。

在當前主流的虛擬機實現中，堆都可以通過-Xms 和-Xmx 設置容量，如果堆中的內存不足以完成對象的實例分配，且堆無法再擴展時就會拋出 OOM 異常，這也是 OOM 異常最頻發的一塊區域。