不要再把Java記憶體區域和Java記憶體模型混淆，再問就自閉啦。?

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上次我們講了JVM的 類載入機制，主要涉及了 雙親委派機制， 如何破壞雙親委派機制，不明白的小夥伴可以移步上篇 不要再死記硬背Java的類載入啦。

網上有很多關於Java區域和記憶體模型的文章，但是很多人讀完之後還是搞不清楚，主要是因為大家把這兩個混為一談，也不關心JDK版本。所以概念一多，非常容易混淆。

所以下面將重點說明Java記憶體區域，主要涉及 執行時的幾大區域劃分， 每個區域的職責。而Java記憶體模型的文章可以參考我之前寫的 [併發基礎篇]MESI協議,JMM,執行緒常見方法等。

一、簡介

我們都知道作為計算機界的老大哥C語言，其是面向記憶體進行開發的。對於每個物件，我們都需要手動的建立，開闢記憶體，銷燬，如果不銷燬，他可能永遠刪除不了啦。

但是Java並不是這樣的，其有一整套虛擬機器自動記憶體管理機制，我們不需要手動的建立物件，開闢記憶體，乃至銷燬，不易發生記憶體溢位和洩露。這樣看上去是不是爽歪歪。

但是這也是頭疼的，對於其內部，我們是完全懵逼的狀態。一旦出現問題，完全不知道咋整。

所以我們接下來，就要學習Java記憶體到底是如何工作的，各部分如何劃分。

二、整體框架

首先我們JVM會載入類到記憶體中，所以 JVM 中必然會有一塊記憶體區域來存放我們寫的那些類。Java中有類物件、普通物件、本地變數、方法資訊等等各種物件資訊，所以JVM會對記憶體區域進行劃分：

三、方法區

方法區與堆一樣，也是執行緒共享的記憶體區域，主要用來存放類的資訊。

方法區只存在於JDK1.8以前的版本，主要是儲存從”.class“檔案里載入進來的類，包括類的名稱、方法資訊、欄位資訊、靜態變數、常量以及編譯器編譯後的程式碼等。其也被稱為“永久代”，但是這兩者並不等價，只是垃圾收集器的分代收集理論擴充套件到了方法區，使得垃圾收集器能夠像管理Java堆一樣管理記憶體，省去了專門為方法區編寫程式碼的工作。

注意：這只是對於HotSpot的虛擬機器有用，對於其他的虛擬機器，如IBM J9，是不存在永久代的概念的。

而且其有大小限制，我們可以設定-XX:MaxPermSize的大小來控制方法區的上限。但是其有利有弊。有利的是我們更容易把控程式啟動後所佔據的記憶體，有弊的是一旦超出了限制，就會出現java.lang.OutOfMemoryError: PermGen報錯。（此處可考面試題，線上調優經驗，注意注意。）

從JDK1.8開始，這塊區域的名字改成了後設資料區（Metaspace），後設資料區直接使用本地記憶體。比1.8之前的版本對比，其直接向記憶體申請，不會再出現之前記憶體不夠的情況啦。如果不夠，那就要加伺服器配置的事情啦。但也不能無限擴充套件，因此可以使用 -XX:MaxMetaspaceSize來控制最大記憶體。

舉個例子：

public 
class 
Test


{

    
public 
static 
void 
main
(
String
[
] args
)

     
{

    
}


}

我們新建了一個Test類，裡面有個空的main方法，當通過類載入，其類相關的資訊就會被載入到方法區中，如下圖。

‍ 四、程式計數器

其是很小的一塊記憶體空間，可以看作是當前執行緒所執行的位元組碼的行號。因為Java虛擬機器的多執行緒時通過執行緒輪流切換，輪流得到處理器的資源來進行的，所以就需要線上程中有一個計數器來記錄執行到哪一行，方便切換回來，所以每個執行緒都需要一個獨立的程式計數器，他們相互獨立，互不影響。

白話解釋：

這個大冬天的，正躺著愉快刷劇，突然餓了，要去泡個泡麵吃吃，這時候是不是要暫停，先泡個面？等泡麵好了，再回來繼續看。那麼這邊的暫停就相等於程式計數器。

在上面例子的基礎，我們多加兩行程式碼：

public 
class 
Test


{

    
public 
static 
void 
main
(
String
[
] args
)

     
{

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A a
=
new 
A
(
)
;

        a
.
load
(
)
;

    
}


}

當JVM載入類資訊到記憶體之後，實際就會使用自己的位元組碼執行引擎，去執行這些位元組碼指令， 程式計數器是執行緒私有的，也就是說每個執行緒都有個自己的程式計數器，記錄當前執行緒執行到了哪一條位元組碼指令。

五、Java虛擬機器棧

Java虛擬機器棧，其實是一種描述Java方法執行的資料結構。每個方法被執行的時候，都會建立一個棧幀（Stack Frame）用於儲存區域性變數表、操作棧、動作連結、方法出口等資訊。

每個方法從被呼叫到執行完成的過程，其實就是一個棧幀在虛擬機器棧中從入棧到出棧的過程。

比如main執行緒執行了main()方法，那麼就會建立一個棧幀（裡面存放a區域性變數），並將其壓入main執行緒自己的Java虛擬機器棧中，如下圖：  

然後main執行緒繼續執行load方法，再執行A類中的方法，其如果有區域性變數，就會再建立一個棧幀，壓入自己的虛擬機器棧中，如下圖。

六、本地方法棧

本地方法棧，其作用和Java虛擬機器棧類似，區別在於本地方法棧是為虛擬機器所使用到的Native方法服務，而Java虛擬機器棧為虛擬機器執行Java方法(也就是位元組碼)服務。本地方法棧也是執行緒私有的。

 JDK中的很多底層API，比如IO、NIO、網路等，如果大家去看它的原始碼，會發現很多地方是呼叫的native修飾的方法，如CAS，這塊先暫且擱下，後面併發說。

比如下面這樣：

public native int hashCode();

在呼叫native方法時，也會有執行緒對應的棧來儲存native方法底層用到的區域性變數表之類的資訊，這就是本地方法棧的作用。

七、Java堆

是資料管理中最大的一塊。所有執行緒共享的一塊記憶體內容，在虛擬機器啟動時就已經自動建立的。這一塊主要存放物件，也就是平時經常說的垃圾回收區域。

Java堆記憶體，這是JVM記憶體區域中最重要的一塊區域，存放著各種Java物件，是執行緒共享區域。

下面程式碼中，new A()建立了一個物件例項，這個物件例項的相關資訊就存放在Java堆記憶體中：

public 
class 
Test
{

     
public 
static 
void 
main
(
String
[
] args
) 
{

            
A a 
= 
new 
A
(
)
;

            a
.
load
(
)
;

      
}


}

main執行緒在執行main()方法時，會為其建立一個棧幀併入棧，棧幀中的區域性變數a存放著A物件例項在Java堆記憶體中的地址：

八、總結

該篇主要講了JVM的執行時記憶體區域，主要包括他們各自的劃分，每個部分具體儲存的是什麼，中間結合程式碼詳細說明了過程，希望能給大家一點幫助，不要再以為裡面是個黑匣子，一臉懵逼的狀態。（主要為了面試不懵逼，哈哈哈）

 如果覺得寫得還行，麻煩給個贊?，您的認可才是我寫作的動力！

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