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摘要：運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域的學(xué)習(xí)，是學(xué)習(xí)以及機(jī)制的基礎(chǔ)，也是深入理解對(duì)象創(chuàng)建及運(yùn)行過程的前提。了解內(nèi)存區(qū)域劃分，是學(xué)習(xí)概念的前提。
Java 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域的學(xué)習(xí)，是學(xué)習(xí) jvm 以及 GC 機(jī)制的基礎(chǔ)，也是深入理解 java 對(duì)象創(chuàng)建及運(yùn)行過程的前提。
廢話不多說，直接進(jìn)入正題：
程序計(jì)數(shù)器是一個(gè)比較小的內(nèi)存區(qū)域，用于指示當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼執(zhí)行到了第幾行，可以理解為是當(dāng)前線程的行號(hào)指示器。字節(jié)碼解釋器在工作時(shí)，會(huì)通過改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來取下一條語(yǔ)句指令。
作用由于 Java 虛擬機(jī)的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間的方式來實(shí)現(xiàn)的，在任何一個(gè)確定的時(shí)刻，一個(gè)處理器（嚴(yán)謹(jǐn)點(diǎn)，多核處理器時(shí)指其中一個(gè)內(nèi)核），只會(huì)執(zhí)行一條線程的指令。
因此，為了實(shí)現(xiàn)線程切換后回復(fù)到正確的執(zhí)行位置，各個(gè)線程私有的程序計(jì)數(shù)器時(shí)必不可少的。
注： 如果程序執(zhí)行的是一個(gè)Java方法，則計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令地址；如果正在執(zhí)行的是一個(gè)本地（native，由C語(yǔ)言編寫完成）方法，則計(jì)數(shù)器的值為Undefined
另： 由于程序計(jì)數(shù)器只是記錄當(dāng)前指令地址，所以不存在內(nèi)存溢出的情況，因此，程序計(jì)數(shù)器也是所有JVM內(nèi)存區(qū)域中唯一一個(gè)沒有定義OutOfMemoryError的區(qū)域。
Java 虛擬機(jī)棧 概念一個(gè)線程的每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Statck Frame），棧幀中存儲(chǔ)的有局部變量表、操作站、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等，當(dāng)方法被調(diào)用時(shí)，棧幀在JVM棧中入棧，當(dāng)方法執(zhí)行完成時(shí)，棧幀出棧。
作用局部變量表中存儲(chǔ)著方法的相關(guān)局部變量，包括各種基本數(shù)據(jù)類型，對(duì)象的引用，返回地址等。在局部變量表中，只有l(wèi)ong和double類型會(huì)占用2個(gè)局部變量空間（Slot，對(duì)于32位機(jī)器，一個(gè)Slot就是32個(gè)bit），其它都是1個(gè)Slot。
需要注意的是，局部變量表是在編譯時(shí)就已經(jīng)確定好的，方法運(yùn)行所需要分配的空間在棧幀中是完全確定的，在方法的生命周期內(nèi)都不會(huì)改變。
注： 每個(gè)線程對(duì)應(yīng)著一個(gè)虛擬機(jī)棧，因此虛擬機(jī)棧也是線程私有的。
另： 虛擬機(jī)棧中定義了兩種異常，如果線程調(diào)用的棧深度大于虛擬機(jī)允許的最大深度，則拋出StatckOverFlowError（棧溢出）；不過多數(shù)Java虛擬機(jī)都允許動(dòng)態(tài)擴(kuò)展虛擬機(jī)棧的大小(有少部分是固定長(zhǎng)度的)，所以線程可以一直申請(qǐng)棧，直到內(nèi)存不足，此時(shí)，會(huì)拋出OutOfMemoryError（內(nèi)存溢出）。
本地方法棧本地方法棧在作用，運(yùn)行機(jī)制，異常類型等方面都與虛擬機(jī)棧相同，唯一的區(qū)別是：虛擬機(jī)棧是執(zhí)行Java方法的，而本地方法棧是用來執(zhí)行native方法的，在很多虛擬機(jī)中（如Sun的JDK默認(rèn)的HotSpot虛擬機(jī)），會(huì)將本地方法棧與虛擬機(jī)棧放在一起使用。
本地方法棧也是線程私有的。
Java 堆 概念JVM用來存儲(chǔ)對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組值的區(qū)域，可以認(rèn)為Java中所有通過new創(chuàng)建的對(duì)象的內(nèi)存都在此分配，Heap中的對(duì)象的內(nèi)存需要等待GC進(jìn)行回收（不過現(xiàn)代技術(shù)里，也不是這么絕對(duì)的，也有棧上直接分配的）。
補(bǔ)充介紹（1）堆是JVM中所有線程共享的，因此在其上進(jìn)行對(duì)象內(nèi)存的分配均需要進(jìn)行加鎖，這也導(dǎo)致了new對(duì)象的開銷是比較大的
（2）Sun Hotspot JVM為了提升對(duì)象內(nèi)存分配的效率，對(duì)于所創(chuàng)建的線程都會(huì)分配一塊獨(dú)立的空間TLAB（Thread Local Allocation Buffer），其大小由JVM根據(jù)運(yùn)行的情況計(jì)算而得，在TLAB上分配對(duì)象時(shí)不需要加鎖，因此JVM在給線程的對(duì)象分配內(nèi)存時(shí)會(huì)盡量的在TLAB上分配，在這種情況下JVM中分配對(duì)象內(nèi)存的性能和C基本是一樣高效的，但如果對(duì)象過大的話則仍然是直接使用堆空間分配
（3）TLAB僅作用于新生代的Eden Space，因此在編寫Java程序時(shí)，通常多個(gè)小的對(duì)象比大的對(duì)象分配起來更加高效。
關(guān)于堆區(qū)的內(nèi)容還有很多，在后續(xù)的垃圾回收算法中還有更多的介紹。
方法區(qū) 概念方法區(qū)是各個(gè)線程共享的區(qū)域，用于存儲(chǔ)已經(jīng)被虛擬機(jī)加載的類信息（即加載類時(shí)需要加載的信息，包括版本、field、方法、接口等信息）、final常量、靜態(tài)變量、編譯器即時(shí)編譯的代碼等。
補(bǔ)充介紹方法區(qū)在物理上也不需要是連續(xù)的，可以選擇固定大小或可擴(kuò)展大小，并且方法區(qū)比堆還多了一個(gè)限制：可以選擇是否執(zhí)行垃圾收集。一般的，方法區(qū)上執(zhí)行的垃圾收集是很少的，這也是方法區(qū)被稱為永久代的原因之一（HotSpot），但這也不代表著在方法區(qū)上完全沒有垃圾收集，其上的垃圾收集主要是針對(duì)常量池的內(nèi)存回收和對(duì)已加載類的卸載。
在方法區(qū)上定義了OutOfMemoryError:PermGen space異常，在內(nèi)存不足時(shí)拋出。
運(yùn)行時(shí)常量池 概念方法區(qū)的一部分，用于存儲(chǔ)編譯期就生成的字面常量、符號(hào)引用、翻譯出來的直接引用（符號(hào)引用就是編碼是用字符串表示某個(gè)變量、接口的位置，直接引用就是根據(jù)符號(hào)引用翻譯出來的地址，將在類鏈接階段完成翻譯）；運(yùn)行時(shí)常量池除了存儲(chǔ)編譯期常量外，也可以存儲(chǔ)在運(yùn)行時(shí)間產(chǎn)生的常量（比如String類的intern()方法，作用是String維護(hù)了一個(gè)常量池，如果調(diào)用的字符“abc”已經(jīng)在常量池中，則返回池中的字符串地址，否則，新建一個(gè)常量加入池中，并返回地址）
總結(jié)本系列文章將從4個(gè)方面介紹Java GC機(jī)制，1，內(nèi)存是如何分配的；2，如何保證內(nèi)存不被錯(cuò)誤回收（即：哪些內(nèi)存需要回收）；3，在什么情況下執(zhí)行GC以及執(zhí)行GC的方式；4，如何監(jiān)控和優(yōu)化GC機(jī)制。
了解 Java 內(nèi)存區(qū)域劃分，是學(xué)習(xí) GC 概念的前提。解鈴還需系鈴人，相信完整學(xué)習(xí)完了底層的垃圾回收機(jī)制，讀者也將對(duì) java 世界中對(duì)象創(chuàng)建與運(yùn)行的原理有個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)吧：-）
參考文檔《深入理解Java虛擬機(jī)：JVM高級(jí)特效與最佳實(shí)現(xiàn)》，第2-3章——周志明著
Java系列筆記 - Java 內(nèi)存區(qū)域和GC機(jī)制——明舞
深入理解JVM結(jié)構(gòu)——java團(tuán)長(zhǎng)
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