该文章首发于微信公众号“字节流动”
Java 虚拟机特性
Java 虚拟机具有两大特性：
- 平台无关性。Java 虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得 Java 语言编译程序只需生成在 Java 虚拟机上运行的目标代码(字节码)，就可以在多种平台上不加修改地运行。Java 虚拟机在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。
- 语言无关性。Java 虚拟机不和包括 Java 在内的任何语言绑定，它只与 .class 文件这种特定的二进制文件格式相关联，而 Java 虚拟机不关心 .class 文件的来源。基于这一特性出现了很多运行在 JVM 之上的编程语言，如 Groovy ， JRuby， Jyphon， Scala 等。
Java 虚拟机运行时内存区域划分
由图所示，Java 虚拟机将运行时数据区划分为 5 块，分别是： Java 堆， 方法区（静态存储区），虚拟机栈，本地方法栈以及程序计数器。
Java 堆
Java 堆是 JVM 所管理内存中的最大的一块，Java 堆是被一个虚拟机内所有线程共享的内存区域，它在虚拟机启动时创建。
Java 堆唯一的目的就是存放对象实例，绝大部分对象实例和数组都要在堆上分配。Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间，只需保证逻辑上连续即可。如果在堆中没有完成实例的内存分配，并且堆也无法再扩展，将会抛出 OutOfMemoryError 异常。
方法区（静态存储区）
方法区也是线程间共享内存区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量以及即时编译器编译后的代码等数据。
方法区可以处于物理上不连续的内存空间。当方法区无法满足内存分配需求时，将会抛出 OutOfMemoryError 异常。
Java 虚拟机栈
Java 虚拟机栈为线程私有内存区域，生命周期与线程相同。
Java 虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的内存模型，每个方法执行的同时都会创建一个栈帧，主要用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口信息。每一个方法从调用到直至执行完的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机栈入栈和出栈的过程。
Java 虚拟机规范中对 Java 虚拟机栈规定了两种异常情况：
- 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将会抛出 StackOverflowError 异常，（不过现在大多数虚拟机都支持虚拟机栈的动态扩展）；
- 虚拟机栈在进行扩展时无法申请到足够的内存，将会抛出 OOM 异常。
局部变量表
局部变量表是一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量，其中存放的数据的类型是编译期可知的**各种基本数据类型、对象引用（reference）**和 returnAddress 类型（它指向了一条字节码指令的地址）。
局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，即在 Java 程序被编译成 Class 文件时，就确定了所需分配的最大局部变量表的容量。当进入一个方法时，这个方法需要在栈中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
操作数栈
操作数栈又常被称为操作栈，操作数栈的最大深度也是在编译的时候就确定了。
动态链接
一般来说，方法正常退出时，调用者的程序计数器的值就可以作为返回地址，栈帧中很可能保存了这个计数器值，而方法异常退出时，返回地址是要通过异常处理器来确定的，栈帧中一般不会保存这部分信息。
本地方法栈 （Native Method Stack）
本地方法栈与 Java 虚拟机栈的作用非常相似，虚拟栈为虚拟机执行的 Java 方法服务，本地方法栈则为使用到的 Native 方法服务。
与虚拟机栈一样，本地方法栈也会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。
程序计数器
程序计数器为一小块线程私有的内存空间，可以看成当前线程所执行字节码的行号指示器。
程序计数器存在的意义是确保线程切换后或者线程被 CPU 重新调度后，恢复到正确的执行位置。如果一个线程执行的 Java 方法，程序计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的位置；如果正在执行的是 Native 方法，则计数器的值为空。程序计数器存储区域是 JVM 规范中没有规定任何 OutOfMemoeyError 情况的唯一一块区域。
直接内存
直接内存不是虚拟机运行时数据区域的一部分，也不是 Java 虚拟机规范中定义的内存区域，但这部分内存也被频繁使用，也是可能导致 OutOfMemoryError 异常的内存区域。
在 JDK1.4 中新引入了 NIO 机制，它是一种基于通道与缓冲区的新 I/O 方式，可以直接从操作系统中分配直接内存，即在堆外分配内存，这样能在一些场景中提高性能，因为避免了在 Java 堆和 Native 堆中来回复制数据。
联系与交流
微信公众号
个人微信
