JVM 内存模型

运行时数据区域

程序计数器（Program Conunter Regisiter）

程序计数器是一个比较小的内存空间，可以看作是当前线程执行的字节码行号指示器。本质就是记录字节码执行顺序。 在《Java 虚拟机规范》中没有任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

虚拟机栈（JVM Stack）

虚拟机栈，存放的是线程运行时内部的局部变量，也可以理解为线程栈。

每个方法被执行的时候， 虚拟机会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存放局部变量表（local variable），操作数栈(operand stack)，动态连接，方法出口等信息。

栈帧（Stack Frame）随着方法的调用而创建，随着方法的结束而销毁（不论是正常结束还抛出异常）。

字节码指令分析（描述 JVM Stack 操作过程）

public int add() {
  int a = 1;
  int b = 2;
  int c = b - a;
  return c;
}
0 iconst_1 //将 a 压入局部变量表栈顶
1 istore_1 //对 a 进行赋值 1  
2 iconst_2 //将 b 压入局部变量表栈顶
3 istore_2 //对 b 进行赋值 2
4 iload_2  //读取 b 到操作数栈
5 iload_1  //读取 a 到操作数栈
6 isub     //执行 b - a
7 istore_3 //将 int 类型的值存入局部变量表 3 
8 iload_3  //读取 c 到操作数栈
9 ireturn  //返回

局部变量表（local variable）

局部变量表存放了各种编译期 Java 虚拟机基本数据库类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、dubble）和对象引用（reference 类型，即对象的起始位置指针或者对象句柄）, 对象的真实数据通常存放在堆空间。

局部变量表中的存储空间通过变量槽（slot） 来表示，其中 64 位长度的 long  和 double 占 2 个变量槽。

操作数栈（operand stack）

每个栈帧都包含一个操作数栈的先进先出（FIFO）栈，栈帧中操作数栈的深度由编译期决定，并且通过方法的 code 属性保存以及提供给栈帧使用。

动态链接

每个栈帧都包含一个指向当前方法所在类型的运行时常量池的引用。以便对当前方法的代码实现动态链接。

在 class 文件中，一个方法如果要调用其它方法， 或者访问局部成员变量，则需要将符号引用（synbolic reference）来表示，动态链接的作用就是将这些符号引用转换为对实际方法的直接引用。

方法出口

方法正常完成，当前栈帧恢复调用者的责任，包括恢复调用者的局部变量表，操作数栈，以及正确的程序计数器递增。跳过刚才执行的方法调用指令等，低哦啊用着的代码被调用的方法正返回值压入调用者操作数栈后，会继续正常执行。

方法一场完成，某些指令导致了 JVM 虚拟机抛出异常，或者用户显示的通过 thorw 关键字跑出一场，同时在改该方法中没有捕获异常。如果方法异常调用完成，那不一定有方法返回值返回给调用者。

本地方法栈（Native Method Stack）

为本地方法所分配的内存空间，就是为 native 关键字修饰的方法提供服务的。

本地方法主要是 Java 来调用 C/C++ 函数库的调用方法。

方法区（Method Area）

主要存放数据有：常量，静态变量，类信息。

方法区存放的是静态变量的内存地址， 方法区里面有一个元空间， 在JDK1.8 之前叫永久代。

堆（Heap）

JVM 管理的最大的一块内存空间。与堆相关的一个重要概念是垃圾收集器。几乎所有的垃圾收集器都是采用分代收集算法，所以对内存空间也是基于这一点进行相应的划分：新生代和老年代，新生代分为Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间。

对象创建的过程中首先会存在 Eden 区，然后经过 minor gc 过后进入 survivor ，进过 15 次 survivor 转移过后，进入老年代。

如果内存都不够用了就触发 full gc， 再次触发 GC 过后无法分配申请内存，JVM 就会抛出 OOM。

分析对象是否存在引用，是否被回收采用的是 GC ROOT 可达性分析。

直接内存（Direact Memory）

直接内存，不是 JVM 来管理，是通过操作系统来管理的， 与 Java NIO 密切相关。 Java 通过DirectByteBuffer来操作直接内存。