JVM运行时数据区内容简述

JVM运行时数据区分为五个部分：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区。如下图所示，五部分其中又分为线程共享区域和线程私有区域，下面将分别介绍每一部分。

1. PC程序计数器

程序计数器是一块较小的空间，他的作用可看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。一个线程的挂起和恢复依赖于本区域，比如当一个线程因为发生某种情况需要挂起时，为了下一次恢复程序能从本次暂停区域继续执行，此时需要记录本线程挂起时运行到的位置。每条线程都需要一个独立的程序计数器，每条线程之间的计数器互不影响，独立存储，我们称这部分内存区域为线程私有的内存。由于本区域只需要存储线程执行到的地址，所以本区域是唯一一个不会发生OutOfMemoryError。

2. 虚拟机栈

与程序计数器一样，本区域也是线程私有的，他的生命周期与线程的生命周期相同。JVM Stack 描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法被执行时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。

当线程申请的栈深度大于JVM Stack所允许的最大深度时，JVM会抛出OverStackFlowError错误。JVM Stack的大小也是动态变化的，当内存不够时，系统会自动扩展，无法扩展时JVM会抛出OutOfMemoryError错误。

3. 本地方法栈

本区域也是线程私有的，其作用与上述虚拟机栈作用类似，不过不同的是其所服务的是本地方法。本地方法栈也会抛出OverStackFlowError和OutOfMemoryError错误。

4.Java 堆

Java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一部分，正如上图所示，Java堆是所有线程共享的区域，本区域唯一的目的就是存储Java的实例对象，几乎所有的对象实例都在这里分配空间。堆也是JVM进行垃圾回收的主要区域，因此很多时候也被称为GC堆（Garbage Heap）。如果在堆中没有内存再完成实例分配，并且堆无法继续扩展时，本区域也会抛出OutOfMemoryError。另外原先处与方法区的运行时常量池在JDK 1.7之后也被移到了Java 堆中。

5. 方法区

与Java一样，本区域也是所有线程的共享区域，它用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、编译器编译后的代码等数据。根据JVM规范，当方法区无法满足内存分配时也会抛出OutOfMemoryError异常。

6. 运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分（jdk1.7之前）。Class文件中除了有关类的版本、字段、方法、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。

运行时常量池相对于Class文件常量池的另一个重要特征是具备动态性，Java语言并非不要求常量一定只有编译期才能产生，也就是并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可以将新的常量池放入池中。

在实验验证周志明老师的深入理解JVM中的相关代码时，关于Java内存区域与内存溢出异常，运行下面这段代码（为了保证很快出现溢出错误，我们使用设置JVM运行参数-Xmx5m -XX:MaxPermSize=1M）：

	public static void main(String[] args) throws Throwable {
	        List<String> list = new ArrayList<String>();
	        int i=0;
	        while(true){
	            list.add(String.valueOf(i++).intern());
	            System.out.println(i);
	       }
	    }

在我的环境（jdk 1.8）下发生的错误为：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
	at java.lang.Integer.toString(Unknown Source)
	at java.lang.String.valueOf(Unknown Source)
	at Test.main(Test.java:13)

并不是书中所描述的PermGen space溢出。所以又回头看出现的错误是GC overhead limit exceeded所以猜测运行时常量池是改变了位置？发现网上有很多这种验证运行时常量池被挪到了Java 堆中，这个也很容易验证，首先，源代码不变，增加运行时JVM的参数： -Xmx20m -Xms20m -XX:-UseGCOverheadLimit，这里的-XX:-UseGCOverheadLimit是关闭GC占用时间过长时会报的异常，然后限制堆的大小，运行程序，果然，一会后报异常：

Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

从上面的异常可以知道我们测试增加的常量都放到了堆中。另外找到了关于官网对这点的说明：https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/jdk7-relnotes-418459.html

---

参考资料：

深入理解Java虚拟机，周志明

https://www.jianshu.com/p/460aeab77b7f

https://www.jianshu.com/p/6173a467165e

---