精通Java？来看看下面这些底层中的底层原理你是否知道吧。
提到JVM必不可少的就得谈到它的内存模型，根据 JVM 规范，JVM 内存共分为虚拟机栈VM stack、堆heap、方法区Method Area、程序计数器Program Counter Register、本地方法栈Native Method Stack五个部分。如下图，咋们分别对这五个区域进行详细的原理讲解。（为节省读者的时间，方便大家理解记忆，笔者把全部知识点分层分段，用较短的语言去描述，言简意赅，句句都是重点。）

1.虚拟机栈（VM stack）

• 每个线程有一个私有的栈，随着线程的创建而创建。

• 能抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

  • 如果线程请求分配的栈容量超过虚拟机栈允许的最大容量，java虚拟机将会抛出一个Stack Overflow Error异常。
  • 如果虚拟机栈可以动态扩展，并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存，或者在创建新的线程时，没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈，那么java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常。

• 方法调用相关知识：

  • 方法调用时，创建栈帧，并压入虚拟机栈；方法执行完毕，栈帧出栈并被销毁，
  • 栈里面存着的是一种叫“栈帧”的东西，每个方法会创建一个栈帧，栈帧结构分为：局部变量表（基本数据类型和对象引用）、操作数栈、方法出口等信息。
  • 我们debug的时候可以很明确的看到Frames，如下图：
    
    对应的原理图如下：
    

• 栈内存指的便是虚拟机栈的栈帧中的局部变量表，因为这里存放了一个方法的所有局部变量。

• 栈的大小可以固定也可以动态扩展。当栈调用深度大于JVM所允许的范围，会抛出StackOverflowError的错误，不过这个深度范围不是一个固定的值，（我们也可以更改vmoptions文件中的参数来调整其大小，具体参见本文最后的附录，这里先不展开），大家可以通过下面的代码进行测试：

public class HeapDeepDemo {
    

    private static int index = 0;

    public void addIndex() {
    
        index++;
        addIndex();
    }


    public static void main(String[] args) {
    

        HeapDeepDemo heapDeepDemo = new HeapDeepDemo();

        try {
    
            heapDeepDemo.addIndex();
        } catch (Error e) {
    
            System.out.println("Stack deep : " + index);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

四次执行结果都不同，如下：



2.本地方法栈（Native Method Stack）

Java方法调用本地方法栈的过程如下图：

什么是本地方法栈（Native Method Stack）？

为什么要用到本地方法栈（Native Method Stack）？

本地方法栈的知识点：

3.程序计数器（Program Counter Register）

3.1类比X86架构中的IP指令指针寄存器

程序计数器又可翻译为PC寄存器，可类比汇编与微机原理中X86架构的CPU中的IP指令指针寄存器，详情可参考本人另外一篇博客：https://blog.csdn.net/MrYushiwen/article/details/122627634
其中的大致内容截取如下：


x86架构的寄存器图如下：（记得我们大学的课本上的图也是这么画的，图片恒永久，一张永流传！哈哈哈）


3.2JVM中的程序计数器

4.方法区（Method Area）

方法区是所有线程共享。它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
方法区逻辑上属于堆的一部分，但是为了与堆进行区分，通常又叫“非堆”。永久代（PermGen）、方法区（Method Area）、元空间（Metaspace）之间的关系：

5.堆（heap）

Java7以及之前的结构图：

在4章节方法区（Method Area）中以及提到过Java8的时候用元空间（Metaspace）替换掉了永久代（PermGen），所以Java8以及之后的图如下：


堆为什么为什么分代：

Minor GC、Major GC和Full GC之间的区别：

HotSpot JVM把年轻代分为了三部分：

年轻代如何变成老年代

6.附录（VM options参数）


打开后的内容如下：


文件路径如下：

文件内容如下：

参数值如下：