JVM自动内存管理：内存区域基础概念

1.课程概要

（1）Java虚拟机和Java内存区域概述

（2）Java虚拟机栈和本地方法栈

（3）Java堆

（4）方法区和运行时常量池

（5）直接内存

2.Java虚拟机运行时数据区

运行时数据区的划分（5）：

（1）Java虚拟机栈

（2）本地方法栈

（3）程序计数器

（4）Java堆

（5）方法区（包含运行时常量池）

程序计数器（Program counter Register）

1.是一块较小的内存空间，它的作用可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器

2.如果线程正在执行的是一个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，这个计数器值则为空

3.此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoreyError情况的区域

Java虚拟机栈和本地方法栈

Java虚拟机栈的概念和特征

（1）线程私有

（2）后进先出栈

（3）存储栈帧，支持java方法的调用、执行和退出

（4）可能出现OutOfMemoryError异常和StackOverflowError异常、

栈帧的概念和特征

1）Java虚拟机栈中存储的内容，它被用来存储数据和部分过程的数据结构，

同事也被用来处理动态连接，方法返回值和异常分派

2）一个完整的栈帧包含：局部变量表、操作数栈、动态连接信息、方法正常完成和

异常完成信息

局部变量表概念和特征

1）由若该个Slot组成，长度由编译期决定

2）单个Slot可以存储一个类型为boolean、byte、char、short、float、reference

和returnAddress 的数据，两个Slot可以存储一个类型为long或者double的数据

3）局部变量表用于方法间参数传递，以及方法执行过程中存放基础数据类型的值

和对象的引用

操作数栈的概念和特征

1）是一个后进先出栈，由若干个Entry组成，长度由编译期决定

2）单个Entry即可以存储一个Java虚拟机中国定义的任意数据类型的值，包括

long和double类型，但是存储long和double类型的Entry深度为2，其他类型的深度为1

3）在方法执行过程中，栈帧用于存储计算阐述和计算结果；在方法调用时，操作数栈用来准备调用方法的参数以及接收方法返回结果

本地方法栈的概念和特征

（1）线程私有

（2）作用是支撑Native方法的调用、执行和退出

（3）后进先出栈

（4）可能出现OutOfMemoryError异常和StackOverflowError异常

（5）有一些虚拟机（如HotSpot）将Java虚拟栈和本地方法栈合并实现

Java堆

Java堆的特征

1.给所有线程共享的内存区域

2.通常是Java虚拟机中最大的一块内存区域

3.作用是作为Java对象的主要存储区域

4.JVMS明确要求该区域需要实现自动内存管理，即常说的GC,但是不限制采用哪种算法和技术去实现

（新生代，老年代，永久代）分带算法

5.可能出现OutOfMemoryError异常

从栈到堆的关联过程

方法区（永久代）和运行时常量池

方法区的特点

1.全局共享

2.作用是存取Java类的结构信息(常量，静态变量，方法，字段等)

3.JVMS不要求该区域实现自动内存管理，但是商用Java虚拟机都能够自动管理该区域的内存

4.可能出现OutOfMemoryError

运行时常量池的特征（是方法区中的一部分）

1.全局共享

2.是方法区的一部分

3.作用是存取Java类文件常量池中的符号信息

4.可能出现OutOfMemoryError异常

HotSpot方法区实现的变迁

永久代与方法区

1.在JDK1.2~JDK6，HotSpot使用永久代实现方法区

2.在JDK7开始，HotSpot开始了移除永久代的计划

1）符号表被移动到Native Heap中

2）字符创常量和类的静态引用被移动到Java Heap中

3.在JDK8开始，永久代已经被元空间（Metaspace）所代替

直接内存

直接内存的概念和特征

1.并非JVMS定义的标准Java运行时内存区域

2.随JDK1.4中加入NIO被引入，目的是背面在Java堆和Native堆中来回复制数据带来的性能损耗

3.全局共享

4.能被自动管理，但是在检测手段上可能会有一些简陋

5.可能出现OutOfMemoryError异常