前言：這是一篇關(guān)于JVM內(nèi)存區(qū)域的文章，由網(wǎng)上一些有關(guān)這方面的文章和《深入理解Java虛擬機(jī)》整理而來，所以會有些類同的地方，也不能保證我自己寫的比其他網(wǎng)上的和書本上的要好，也不可能會這樣。寫博客的目的是為了個人對這方面自己理解的分享與個人的積累，所以有寫錯的地方多多指教。

　　看到深入兩字，相信很多的JAVA初學(xué)者都會直接忽略這樣的文章，其實關(guān)于JVM內(nèi)存區(qū)域的知識對于初學(xué)者來說其實是很重要的，了解Java內(nèi)存分配的原理，這對于以后JAVA的學(xué)習(xí)會有更深刻的理解，這是我個人的看法。

　　先來看看JVM運行時候的內(nèi)存區(qū)域

　　大多數(shù) JVM 將內(nèi)存區(qū)域劃分為?Method Area（Non-Heap）（方法區(qū)）,Heap（堆）,Program Counter Register（程序計數(shù)器）,?VM Stack（虛擬機(jī)棧，也有翻譯成JAVA 方法棧的）,Native Method Stack?（本地方法棧），其中Method Area和Heap是線程共享的，VM?Stack，Native Method Stack?和Program Counter Register是非線程共享的。為什么分為線程共享和非線程共享的呢?請繼續(xù)往下看。

　　首先我們熟悉一下一個一般性的 Java 程序的工作過程。一個 Java 源程序文件，會被編譯為字節(jié)碼文件（以 class 為擴(kuò)展名），每個java程序都需要運行在自己的JVM上，然后告知 JVM 程序的運行入口，再被 JVM 通過字節(jié)碼解釋器加載運行。那么程序開始運行后，都是如何涉及到各內(nèi)存區(qū)域的呢？

　　概括地說來，JVM初始運行的時候都會分配好Method Area（方法區(qū)）和Heap（堆），而JVM 每遇到一個線程，就為其分配一個Program Counter Register（程序計數(shù)器）,?VM Stack（虛擬機(jī)棧）和Native Method Stack?（本地方法棧），當(dāng)線程終止時，三者（虛擬機(jī)棧，本地方法棧和程序計數(shù)器）所占用的內(nèi)存空間也會被釋放掉。這也是為什么我把內(nèi)存區(qū)域分為線程共享和非線程共享的原因，非線程共享的那三個區(qū)域的生命周期與所屬線程相同，而線程共享的區(qū)域與JAVA程序運行的生命周期相同，所以這也是系統(tǒng)垃圾回收的場所只發(fā)生在線程共享的區(qū)域（實際上對大部分虛擬機(jī)來說知發(fā)生在Heap上）的原因。

　　

1.　　程序計數(shù)器

　　程序計數(shù)器是一塊較小的內(nèi)存區(qū)域，作用可以看做是當(dāng)前線程執(zhí)行的字節(jié)碼的位置指示器。分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理和線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個計算器來完成，不多說。

2.VM Strack

　　先來了解下JAVA指令的構(gòu)成：

　　JAVA指令由?操作碼?（方法本身）和?操作數(shù)?（方法內(nèi)部變量）?組成。　　　

1）方法本身是指令的操作碼部分，保存在Stack中； 2）方法內(nèi)部變量（局部變量）作為指令的操作數(shù)部分，跟在指令的操作碼之后，保存在Stack中（實際上是簡單類型（int,byte,short 等）保存在Stack中，對象類型在Stack中保存地址，在Heap 中保存值）；

　　虛擬機(jī)棧也叫棧內(nèi)存，是在線程創(chuàng)建時創(chuàng)建，它的生命期是跟隨線程的生命期，線程結(jié)束棧內(nèi)存也就釋放，對于棧來說不存在垃圾回收問題，只要線程一結(jié)束，該棧就 Over，所以不存在垃圾回收。也有一些資料翻譯成JAVA方法棧，大概是因為它所描述的是java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，每個方法執(zhí)行的同時創(chuàng)建幀棧（Strack Frame）用于存儲局部變量表（包含了對應(yīng)的方法參數(shù)和局部變量），操作棧（Operand Stack，記錄出棧、入棧的操作），動態(tài)鏈接、方法出口等信息，每個方法被調(diào)用直到執(zhí)行完畢的過程，對應(yīng)這幀棧在虛擬機(jī)棧的入棧和出棧的過程。

　　局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對象的引用（reference類型，不等同于對象本身，根據(jù)不同的虛擬機(jī)實現(xiàn)，可能是一個指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔?#xff0c;也可能是一個代表對象的句柄或者其他與對象相關(guān)的位置）和 returnAdress類型（指向下一條字節(jié)碼指令的地址）。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配，在方法在運行之前，該局部變量表所需要的內(nèi)存空間是固定的，運行期間也不會改變。

　　棧幀是一個內(nèi)存區(qū)塊，是一個數(shù)據(jù)集，是一個有關(guān)方法(Method)和運行期數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集，當(dāng)一個方法 A 被調(diào)用時就產(chǎn)生了一個棧幀 F1，并被壓入到棧中，A 方法又調(diào)用了 B 方法，于是產(chǎn)生棧幀 F2 也被壓入棧，執(zhí)行完畢后，先彈出 F2棧幀，再彈出 F1 棧幀，遵循“先進(jìn)后出”原則。光說比較枯燥，我們看一個圖來理解一下 Java棧，如下圖所示：

?3.Heap

　　Heap（堆）是JVM的內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)。Heap 的管理很復(fù)雜，是被所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域，在JVM啟動時候創(chuàng)建，專門用來保存對象的實例。在Heap 中分配一定的內(nèi)存來保存對象實例，實際上也只是保存對象實例的屬性值，屬性的類型和對象本身的類型標(biāo)記等，并不保存對象的方法（以幀棧的形式保存在Stack中）,在Heap 中分配一定的內(nèi)存保存對象實例。而對象實例在Heap 中分配好以后，需要在Stack中保存一個4字節(jié)的Heap 內(nèi)存地址，用來定位該對象實例在Heap 中的位置，便于找到該對象實例，是垃圾回收的主要場所。java堆處于物理不連續(xù)的內(nèi)存空間中，只要邏輯上連續(xù)即可。

4.Method Area

　　Object Class Data(加載類的類定義數(shù)據(jù))?是存儲在方法區(qū)的。除此之外，常量、靜態(tài)變量、JIT(即時編譯器)編譯后的代碼也都在方法區(qū)。正因為方法區(qū)所存儲的數(shù)據(jù)與堆有一種類比關(guān)系，所以它還被稱為 Non-Heap。方法區(qū)也可以是內(nèi)存不連續(xù)的區(qū)域組成的，并且可設(shè)置為固定大小，也可以設(shè)置為可擴(kuò)展的，這點與堆一樣。 垃圾回收在這個區(qū)域會比較少出現(xiàn)，這個區(qū)域內(nèi)存回收的目的主要針對常量池的回收和類的卸載。 5.運行時常量池（Runtime Constant Pool） 方法區(qū)內(nèi)部有一個非常重要的區(qū)域，叫做運行時常量池（Runtime Constant Pool，簡稱 RCP）。在字節(jié)碼文件（Class文件）中，除了有類的版本、字段、方法、接口等先關(guān)信息描述外，還有常量池（Constant Pool Table）信息，用于存儲編譯器產(chǎn)生的字面量和符號引用。這部分內(nèi)容在類被加載后，都會存儲到方法區(qū)中的RCP。值得注意的是，運行時產(chǎn)生的新常量也可以被放入常量池中，比如 String 類中的 intern() 方法產(chǎn)生的常量。 常量池就是這個類型用到的常量的一個有序集合。包括直接常量(基本類型，String)和對其他類型、方法、字段的符號引用.例如： ◆類和接口的全限定名； ◆字段的名稱和描述符； ◆方法和名稱和描述符。 池中的數(shù)據(jù)和數(shù)組一樣通過索引訪問。由于常量池包含了一個類型所有的對其他類型、方法、字段的符號引用，所以常量池在Java的動態(tài)鏈接中起了核心作用. 很有用且重要關(guān)于常量池的擴(kuò)展：Java常量池詳解http://www.cnblogs.com/DreamSea/archive/2011/11/20/2256396.html 6.Native Method Stack 　　與VM Strack相似，VM Strack為JVM提供執(zhí)行JAVA方法的服務(wù)，Native Method Stack則為JVM提供使用native 方法的服務(wù)。 7.直接內(nèi)存區(qū) 直接內(nèi)存區(qū)并不是 JVM 管理的內(nèi)存區(qū)域的一部分，而是其之外的。該區(qū)域也會在 Java 開發(fā)中使用到，并且存在導(dǎo)致內(nèi)存溢出的隱患。如果你對 NIO 有所了解，可能會知道 NIO 是可以使用 Native Methods 來使用直接內(nèi)存區(qū)的。 小結(jié)：

• 　　在此，你對JVM的內(nèi)存區(qū)域有了一定的理解，JVM內(nèi)存區(qū)域可以分為線程共享和非線程共享兩部分，線程共享的有堆和方法區(qū)，非線程共享的有虛擬機(jī)棧，本地方法棧和程序計數(shù)器。

8.JVM運行原理 例子

以上都是純理論，我們舉個例子來說明 JVM 的運行原理，我們來寫一個簡單的類，代碼如下： 1 public class JVMShowcase { 2 //靜態(tài)類常量, 3 public final static String ClASS_CONST = "I'm a Const"; 4 //私有實例變量 5 private int instanceVar=15; 6 public static void main(String[] args) { 7 //調(diào)用靜態(tài)方法 8 runStaticMethod(); 9 //調(diào)用非靜態(tài)方法 10 JVMShowcase showcase=new JVMShowcase(); 11 showcase.runNonStaticMethod(100); 12 } 13 //常規(guī)靜態(tài)方法 14 public static String runStaticMethod(){ 15 return ClASS_CONST; 16 } 17 //非靜態(tài)方法 18 public int runNonStaticMethod(int parameter){ 19 int methodVar=this.instanceVar * parameter; 20 return methodVar; 21 } 22 } 這個類沒有任何意義，不用猜測這個類是做什么用，只是寫一個比較典型的類，然后我們來看 看 JVM 是如何運行的，也就是輸入 java JVMShow 后，我們來看 JVM 是如何處理的： ?第 1 步?、向操作系統(tǒng)申請空閑內(nèi)存。JVM 對操作系統(tǒng)說“給我 64M（隨便模擬數(shù)據(jù)，并不是真實數(shù)據(jù)） 空閑內(nèi)存”，于是，JVM 向操作系統(tǒng)申請空閑內(nèi)存作系統(tǒng)就查找自己的內(nèi)存分配表，找了段 64M 的內(nèi)存寫上“Java 占用”標(biāo)簽，然后把內(nèi)存段的起始地址和終止地址給 JVM，JVM 準(zhǔn)備加載類文件。 ?第 2 步，分配內(nèi)存內(nèi)存。JVM 分配內(nèi)存。JVM 獲得到 64M 內(nèi)存，就開始得瑟了，首先給 heap 分個內(nèi)存，然后給棧內(nèi)存也分配好。 ? ? ?第 3 步，文件檢查和分析class 文件。若發(fā)現(xiàn)有錯誤即返回錯誤。 ?第 4 步，加載類。加載類。由于沒有指定加載器，JVM 默認(rèn)使用 bootstrap 加載器，就把 rt.jar 下的所有類都加載到了堆類存的Method Area，JVMShow 也被加載到內(nèi)存中。我們來看看Method Area區(qū)域，如下圖：（這時候包含了 main 方法和 runStaticMethod方法的符號引用，因為它們都是靜態(tài)方法，在類加載的時候就會加載） Heap 是空，Stack 是空，因為還沒有對象的新建和線程被執(zhí)行。 第 5 步、執(zhí)行方法。執(zhí)行 main 方法。執(zhí)行啟動一個線程，開始執(zhí)行 main 方法，在 main 執(zhí)行完畢前，方法區(qū)如下圖所示： （public?final?static?String?ClASS_CONST?=?"I'm?a?Const"; ?） 在 Method Area 加入了 CLASS_CONST 常量，它是在第一次被訪問時產(chǎn)生的（runStaticMethod方法內(nèi)部）。 堆內(nèi)存中有兩個對象 object 和 showcase 對象，如下圖所示：（執(zhí)行了JVMShowcase?showcase=new?JVMShowcase(); ?） 為什么會有 Object 對象呢？是因為它是 JVMShowcase 的父類，JVM 是先初始化父類，然后再初始化子類，甭管有多少個父類都初始化。 在棧內(nèi)存中有三個棧幀，如下圖所示： 于此同時，還創(chuàng)建了一個程序計數(shù)器指向下一條要執(zhí)行的語句。 第 6 步，釋放內(nèi)存。釋放內(nèi)存。運行結(jié)束，JVM 向操作系統(tǒng)發(fā)送消息，說“內(nèi)存用完了，我還給你”，運行結(jié)束。 -------------------------------------------------------------------------------------------- 現(xiàn)在來看JVM內(nèi)存是如何分配的，該部分轉(zhuǎn)載來自?http://blog.csdn.net/shimiso/article/details/8595564

預(yù)備知識：

1.一個Java文件，只要有main入口方法，我們就認(rèn)為這是一個Java程序，可以單獨編譯運行。

2.無論是普通類型的變量還是引用類型的變量(俗稱實例)，都可以作為局部變量，他們都可以出現(xiàn)在棧中。只不過普通類型的變量在棧中直接保存它所對應(yīng)的值，而引用類型的變量保存的是一個指向堆區(qū)的指針，通過這個指針，就可以找到這個實例在堆區(qū)對應(yīng)的對象。因此，普通類型變量只在棧區(qū)占用一塊內(nèi)存，而引用類型變量要在棧區(qū)和堆區(qū)各占一塊內(nèi)存。

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示例：（以下所有實例中，是根據(jù)需要對于棧內(nèi)存中的幀棧簡化成了只有局部變量表，實際上由上面對幀棧的介紹知道不僅僅只有這些信息，同理堆內(nèi)存也一樣）

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1.JVM自動尋找main方法，執(zhí)行第一句代碼，創(chuàng)建一個Test類的實例，在棧中分配一塊內(nèi)存，存放一個指向堆區(qū)對象的指針110925。

2.創(chuàng)建一個int型的變量date，由于是基本類型，直接在棧中存放date對應(yīng)的值9。

3.創(chuàng)建兩個BirthDate類的實例d1、d2，在棧中分別存放了對應(yīng)的指針指向各自的對象。他們在實例化時調(diào)用了有參數(shù)的構(gòu)造方法，因此對象中有自定義初始值。

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調(diào)用test對象的change1方法，并且以date為參數(shù)。JVM讀到這段代碼時，檢測到i是局部變量，因此會把i放在棧中，并且把date的值賦給i。

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把1234賦給i。很簡單的一步。

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change1方法執(zhí)行完畢，立即釋放局部變量i所占用的棧空間。

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調(diào)用test對象的change2方法，以實例d1為參數(shù)。JVM檢測到change2方法中的b參數(shù)為局部變量，立即加入到棧中，由于是引用類型的變量，所以b中保存的是d1中的指針，此時b和d1指向同一個堆中的對象。在b和d1之間傳遞是指針。

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change2方法中又實例化了一個BirthDate對象，并且賦給b。在內(nèi)部執(zhí)行過程是：在堆區(qū)new了一個對象，并且把該對象的指針保存在棧中的b對應(yīng)空間，此時實例b不再指向?qū)嵗齞1所指向的對象，但是實例d1所指向的對象并無變化，這樣無法對d1造成任何影響。

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change2方法執(zhí)行完畢，立即釋放局部引用變量b所占的棧空間，注意只是釋放了棧空間，堆空間要等待自動回收。

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調(diào)用test實例的change3方法，以實例d2為參數(shù)。同理，JVM會在棧中為局部引用變量b分配空間，并且把d2中的指針存放在b中，此時d2和b指向同一個對象。再調(diào)用實例b的setDay方法，其實就是調(diào)用d2指向的對象的setDay方法。

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調(diào)用實例b的setDay方法會影響d2，因為二者指向的是同一個對象。

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change3方法執(zhí)行完畢，立即釋放局部引用變量b。

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以上就是Java程序運行時內(nèi)存分配的大致情況。其實也沒什么，掌握了思想就很簡單了。無非就是兩種類型的變量：基本類型和引用類型。二者作為局部變量，都放在棧中，基本類型直接在棧中保存值，引用類型只保存一個指向堆區(qū)的指針，真正的對象在堆里。作為參數(shù)時基本類型就直接傳值，引用類型傳指針。

小結(jié)：

1.分清什么是實例什么是對象。Class a= new Class();此時a叫實例，而不能說a是對象。實例在棧中，對象在堆中，操作實例實際上是通過實例的指針間接操作對象。多個實例可以指向同一個對象。

2.棧中的數(shù)據(jù)和堆中的數(shù)據(jù)銷毀并不是同步的。方法一旦結(jié)束，棧中的局部變量立即銷毀，但是堆中對象不一定銷毀。因為可能有其他變量也指向了這個對象，直到棧中沒有變量指向堆中的對象時，它才銷毀，而且還不是馬上銷毀，要等垃圾回收掃描時才可以被銷毀。

3.以上的棧、堆、代碼段、數(shù)據(jù)段等等都是相對于應(yīng)用程序而言的。每一個應(yīng)用程序都對應(yīng)唯一的一個JVM實例，每一個JVM實例都有自己的內(nèi)存區(qū)域，互不影響。并且這些內(nèi)存區(qū)域是所有線程共享的。這里提到的棧和堆都是整體上的概念，這些堆棧還可以細(xì)分。

4.類的成員變量在不同對象中各不相同，都有自己的存儲空間(成員變量在堆中的對象中)。而類的方法卻是該類的所有對象共享的，只有一套，對象使用方法的時候方法才被壓入棧，方法不使用則不占用內(nèi)存。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的深入理解JVM内存区域与内存分配的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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