很多人會誤以為Java內(nèi)存區(qū)域和內(nèi)存模型是同一個東西，其實并不是。

Java內(nèi)存區(qū)域是指 JVM運行時將數(shù)據(jù)分區(qū)域存儲 ，簡單的說就是不同的數(shù)據(jù)放在不同的地方。通常又叫 運行時數(shù)據(jù)區(qū)域。

Java內(nèi)存模型（JMM）定義了程序中各個變量的訪問規(guī)則，即在虛擬機中將變量存儲到內(nèi)存和從內(nèi)存中取出變量這樣的底層細節(jié)。

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1、Java內(nèi)存區(qū)域

1.8 之前：

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JDK1.8（含）之后：

區(qū)別就是 1.8有一個元數(shù)據(jù)區(qū)替代方法區(qū)了。

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JDK 1.7 其實是并沒完全移除方法區(qū)，但是不會像1.6以前報 “java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”，而是報 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

1.7部分內(nèi)容（比如 常量池、靜態(tài)變量有方法區(qū)轉(zhuǎn)移到了堆）

那么，Java 8 中 PermGen 為什么被移出 HotSpot JVM 了？我總結了兩個主要原因（詳見：JEP 122: Remove the Permanent Generation）：

由于 PermGen 內(nèi)存經(jīng)常會溢出，引發(fā)惱人的 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen，因此 JVM 的開發(fā)者希望這一塊內(nèi)存可以更靈活地被管理，不要再經(jīng)常出現(xiàn)這樣的 OOM

移除 PermGen 可以促進 HotSpot JVM 與 JRockit VM 的融合，因為 JRockit 沒有永久代。

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根據(jù)上面的各種原因，PermGen 最終被移除，方法區(qū)移至 Metaspace，字符串常量移至 Java Heap。

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下面逐一介紹一下jvm管轄的這幾種內(nèi)存區(qū)域。

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2、程序計數(shù)器

程序計數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間，由于JVM可以并發(fā)執(zhí)行線程，因此會存在線程之間的切換，而這個時候就程序計數(shù)器會記錄下當前程序執(zhí)行到的位置，以便在其他線程執(zhí)行完畢后，恢復現(xiàn)場繼續(xù)執(zhí)行。

JVM會為每個線程分配一個程序計數(shù)器，與線程的生命周期相同。

如果線程正在執(zhí)行的是應該Java方法，這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行虛擬機字節(jié)碼指令的地址。

如果正在執(zhí)行的是Native方法，計數(shù)器的值則為空（undefined）

程序計數(shù)器是唯一一個在 Java 虛擬機規(guī)范中沒有規(guī)定任何 OutOfMemoryError 情況的區(qū)域。

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3、Java虛擬機棧

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虛擬機棧 描述的是 Java 方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：

每個方法在執(zhí)行的同時都會創(chuàng)建一個棧幀（Stack Frame，是方法運行時的基礎數(shù)據(jù)結構）用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。每一個方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機棧中入棧到出棧的過程。

虛擬機棧是每個線程獨有的，隨著線程的創(chuàng)建而存在，線程結束而死亡。

在虛擬機棧內(nèi)存不夠的時候會OutOfMemoryError，在線程運行中需要更大的虛擬機棧時會出現(xiàn)StackOverFlowError。

虛擬機棧包含很多棧幀，每個方法執(zhí)行的同時會創(chuàng)建一個棧幀，棧幀又存儲了方法的局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)連接和方法返回地址等信息。

在活動線程中，只有位于棧頂?shù)臈攀怯行У?，稱為當前棧幀，與這個棧幀相關聯(lián)的方法稱為當前方法。

1）局部變量表

局部變量表是存放方法參數(shù)和局部變量的區(qū)域。

全局變量是放在堆的，有兩次賦值的階段，一次在類加載的準備階段，賦予系統(tǒng)初始值；另外一次在類加載的初始化階段，賦予代碼定義的初始值。

而局部變量沒有賦初始值是不能使用的。

2）操作數(shù)棧

一個先入后出的棧。

當一個方法剛剛開始執(zhí)行的時候，這個方法的操作數(shù)棧是空的，在方法的執(zhí)行過程中，會有各種字節(jié)碼指令往操作數(shù)棧中寫入和提取內(nèi)容，也就是出棧/入棧操作。

3） 動態(tài)連接

每個棧幀都包含一個指向運行時常量池中該棧幀所屬方法的引用。持有這個引用是為了支持方法調(diào)用過程中的動態(tài)連接(Dynamic Linking)。

常量池可以便于指令的識別

方法調(diào)用并不等同于方法執(zhí)行，方法調(diào)用階段唯一的任務就是確定被調(diào)用方法的版本(即調(diào)用哪一個方法)，這也是Java強大的擴展能力，在運行期間才能確定目標方法的直接引用。

所有方法調(diào)用中的目標方法在Class文件里面都是一個常量池中的符號引用，在類加載的解析階段，會將其中的一部分符號引用轉(zhuǎn)化為直接引用。

4）方法返回地址（方法出口）

返回分為 正常返回 和 異常退出。

無論何種退出情況，都將返回至方法當前被調(diào)用的位置，這也程序才能繼續(xù)執(zhí)行。

一般來說，方法正常退出時，調(diào)用者的PC計數(shù)器的值可以作為返回地址，棧幀中會保存這個計數(shù)器值。

方法退出的過程相當于彈出當前棧幀。

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4、本地方法棧

Java虛擬機棧是調(diào)用Java方法；本地方法棧是調(diào)用本地native方法，可以認為是通過 JNI (Java Native Interface) 直接調(diào)用本地 C/C++ 庫，不受JVM控制。

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Native方法

本地方法棧也會拋出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 異常

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5、Java堆

Java 堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機啟動時創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在這里分配內(nèi)存。

堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，又稱為“GC堆”，可以說是Java虛擬機管理的內(nèi)存中最大的一塊。

現(xiàn)在的虛擬機（包括HotSpot VM）都是采用分代回收算法。在分代回收的思想中， 把堆分為：新生代+老年代+永久代（1.8沒有了）； 新生代 又分為 Eden + From Survivor + To Survivor區(qū)。

6、方法區(qū)

方法區(qū)（Method Area）與 Java 堆一樣，是所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域。

方法區(qū)用于存儲已經(jīng)被虛擬機加載的類信息（即加載類時需要加載的信息，包括版本、field、方法、接口等信息）、final常量、靜態(tài)變量、編譯器即時編譯的代碼等。

方法區(qū)邏輯上屬于堆的一部分，但是為了與堆進行區(qū)分，通常又叫“非堆”。

方法區(qū)比較重要的一部分是運行時常量池（Runtime Constant Pool），為什么叫運行時常量池呢？是因為運行期間可能會把新的常量放入池中，比如說常見的String的intern()方法。

在編譯階段就把所有的字符串文字放到一個常量池中，復用同一個（比如說上述的“I am HaC”），節(jié)省空間。

關于方法區(qū)和元空間的關系：

方法區(qū)是JVM規(guī)范概念，而永久代則是Hotspot虛擬機特有的概念，簡單點理解：方法區(qū)和堆內(nèi)存的永久代其實一個東西，但是方法區(qū)是包含了永久代。

只有 HotSpot 才有 “PermGen space”，而對于其他類型的虛擬機，如 JRockit（Oracle）、J9（IBM） 并沒有“PermGen space”

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7、元空間

1.8就把方法區(qū)改用元空間了。類的元信息被存儲在元空間中。元空間沒有使用堆內(nèi)存，而是與堆不相連的本地內(nèi)存區(qū)域。所以，理論上系統(tǒng)可以使用的內(nèi)存有多大，元空間就有多大，所以不會出現(xiàn)永久代存在時的內(nèi)存溢出問題。

可以通過 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 來指定元空間的大小。

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8、總結：

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如果你也正在學習Java或者想要了解Java，渴望成為一名合格的Java開發(fā)工程師，你可以評論區(qū)留言！

我是一個從事Java開發(fā)的程序員，給正在學習Java的小伙伴整理了干貨哦

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作者：Java講解

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