JVM内存分区

1、java虚拟机内存结构

 

java程序的执行依赖于JAVA虚拟机（运行于机器内存中），其开始于一个main()方法，如果在一台机器上运行三个java程序，就需要三个java虚拟机。

1.1 程序计数器

• 功能：一块较小的内存，执行引擎Execution Engine通过改变计数器的值选取下一条需要执行的字节码指令。条件、循环，异常处理等都需要程序计数器来控制。
• 线程私有。单核cpu同一时间只能执行一个线程，多线程程序需要进行线程切换，因此每个线程都需要程序计数器记录自己被执行到了哪一行。
• 异常：唯一一个不会产生异常的区域。
• 备注：如果执行的是native方法，则计数器值为空。

1.2 JVM 栈

•  功能：用于方法的执行。每执行一次一个方法都会创建一个栈帧（从方法被调用到执行完成）入栈，函数调用结束（return或者异常）栈帧出栈，方法A调用方法B，则A入栈后，B入栈，当前正在执行的方法一定在栈顶。包括：存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。
  • 局部变量表：函数参数、基本类型数据、对象引用（reference）等。
  • 操作数栈：计算中间结果。
• 线程私有。生命周期同线程。
• 异常：StackOverflowError（线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度）和OutOfMemoryError（栈在扩展时无法申请到足够的内存）

1.3 本地方法栈

• 同JVM栈，区别在于本地方法栈为native方法服务。 java通过JNI调用其他语言代码编译得到的动态代码库dll。

1.4 堆

• 功能：存放对象实例。垃圾回收机制管理的主要区域，java堆可以细分为新生代、老生代等分区，分区是为了更好的分配和回收内存，堆不需要连续的内存空间。
• 线程共享。JVM内存中很大的一部分，虚拟机启动时创建。
• 异常：堆中没有内存完成实例分配，并且堆无法再扩展时，抛出OutOfMemoryError异常。

1.5 方法区

• 功能： 存放被加载了的类信息（代表该类的class对象，作为该类各种数据的访问入口）、常量、静态变量、方法信息等，方法区也不需要连续的内存。
• 线程共享。属于垃圾回收机制管辖范围。
• 异常：方法区无法满足内存分配时，抛出OutOfMemoryError异常。
• 备注：运行时常量池也是方法区的一部分，包括字面常量（final）和符号引用（-类和接口的全限定名 CONSTANT_Class_info、-属性描述符CONSTANT_Fieldref_info、-方法描述符CONSTANT_Methhod_info）两部分。

另外：直接内存，其不属于JVM运行时数据区的一部分，但是该内存区域也被频繁的使用，并且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。

除程序计数器之外的其他四种内存空间都可以申请动态扩展，因此也都会出现内存溢出情况，由于各个分区的作用不同，内存溢出的原因也各不相同，堆溢出由于创建太多对象（可达的）；栈溢出由于定义大量局部变量使栈帧变大，使用递归造成栈帧过多，线程过多导致栈内存溢出等；方法区溢出由于产生大量动态类并且不进行类卸载等。

因为程序计数器、JVM栈、本地方法栈都是线程私有，因此不需要对其进行垃圾回收，垃圾回收主要针对堆和方法区。

2、java继承中的内存分配

class Person{
    public int age;
    public String name;
    public Person(){
        System.out.println("父类");
        say();
    }
    public void say(){
        System.out.println("有人说话。");
    }
}
class Student extends Person{
    public String school;
    public Student(){
        System.out.println("子类");
    }
    public void say(){
        System.out.println("学生"+name+age);
    }
}
public class TestOverride
{
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student();
        s.age=20;
        s.name="tom";
        s.say();
    }
}

输出结果为：

父类       //先执行父类构造方法
学生null0  //执行父类构造方法时，调用say()方法，因为子类重写了say()方法
子类　　　　//执行子类构造方法
学生tom20

1、虚拟机加载TestOverride类至方法区。

2、执行main方法，将其入栈（JVM栈）。

3、执行 Student s = new Student(); 加载Person类和Student类至方法区（类信息，常量，静态变量，成员方法），main栈帧中存储s，在堆中实例化对象时，根据方法区类信息，先执行父类构造函数，再执行子类构造函数。

4、执行s.age=20,s.name="tom"，通过栈帧中s变量找到堆中对象，为其赋值。

5、调用say()方法，通过引用变量s持有的引用找到堆中的实例对象，通过实例对象持有的本类在方法区的引用，找到本类的类型信息，定位到say()方法。say()方法入栈。开始执行say()方法中的字节码。

6、say()方法执行完毕，say方法出栈，程序回到main方法，main方法执行完毕出栈，主线程消亡，虚拟机实例消亡，程序结束。

参考文献：https://blog.csdn.net/a910626/article/details/52318590

参考文献：https://www.cnblogs.com/augus007/articles/10185796.html