前言
我一直嘗試着用不一樣的文字來寫博客！原因很簡單，你講的知識書上都有，那麼每個人爲什麼不選擇看書而選擇看你的博文來學習呢？因爲書上的內容都是大片大片描述性的文字，對於jvm這塊的知識，又是異常枯燥，但又不能不學習的硬骨頭！這恰好也就能說明Head First系列的書籍爲什麼比較火的原因，每個人接收圖形知識的速度往往比文字性的東西要快很多。今後我也會嘗試用自己的特色來寫博客，儘量能引起讀者的興趣，能從中學到東西，我就知足了！
今天的一點一滴探究JVM系列，打算複習一下jvm內存結構！至於學習這塊知識的好處？一，從面試的角度來看，你瞭解jvm，並且java基礎紮實，你才更有競爭力(因爲我本人本科還沒畢業，所以考慮問題經常從面試者的角度來考慮)。其二，提高你對java的理解，知道你創建的每一個對象，每一個變量，都在什麼地方，如果不知道這些稀裏糊塗得寫代碼，總會有一天會”翻車”的！好了，廢話不多說了，我們開始正題吧！
開始之前
Java與C++之間有一堵由內存動態分配和垃圾收集技術所圍成的”牆”, 牆外的人想進去，牆內的人想出來。
或許你經常看到StackOverFlowError， OutOfMemoryError無從下手，因爲你壓根不知道，究竟是什麼東西造成內存爆了，當然，你也無法解決！
舉個簡單的例子
public class test {
private int f() {
f();
}
public static void main(String[] args) {
f();
}
}
這個簡單的遞歸，不對，它不算是遞歸，因爲沒有終止條件，但是你知道它最終會報什麼錯誤，知道爲什麼會報這個錯誤嗎？究竟是那塊內存發生了錯誤?
這個問題，我們留在後面回答，是留在後面你自己解答，看完這篇博文，不用我說，這些問題你都會很清楚！相信我！
目標
你可能會好奇，你看完這篇文章你能學到什麼?
- 清楚你的對象會被分配在哪裏(不絕對)
- 理解哪些區域對線程來說是私有區，哪些區域是線程共享區域
- 知道方法調用發生了什麼？
- …
等等等，你可能還會解釋你以前遇到一些匪夷所思的問題！總之，你如果之前沒了解過這些知識，那麼這些東西對你來說，就是成長！
牆內的世界
你可能很好奇，牆內究竟是什麼樣？接下來跟着我一探究竟
上圖就是jvm比較詳細的內存劃分，下面我們來按線程私有共享來劃分jvm內存區
下面我們來着重介紹一下這幾塊內存區域
程序計數器(Program Counter Register)
什麼是程序計數器呢，學過彙編的都知道，cs:ip組成的物理地址是下一條要執行的指令的地址，來吧！看圖
我們可以很清楚的看到，當前cs:ip指向的內存地址恰好就是我們要執行的下一條指令的位置，前面我們圖中(按線程私有共享劃分jvm內存的圖)又說了，程序計數器是線程私有的，再聯想一下我舉cs:ip的例子，我們可以很自然的想到，程序計數器其實就是記錄線程當前執行到了哪一條指令，因爲什麼要記錄這個值呢？因爲，如果我們有很多個線程，線程執行順序又是不可預料的，假如某一時刻我們在執行線程A裏面的指令，然後線程B又獲得了cpu的資源，去執行去線程B的指令，假如再過了一段時間之後，A又獲得了cpu的資源，想吃回頭草，此時回到線程A執行，它不知道要執行線程A的哪條指令！這是沒有程序計數器所形成的尷尬局面，但是有了線程私有的程序計數器，這個問題就不存在了，這就是程序計數器出現的原因，以及它的用處，我想你看完這段文字，應該已經對程序計數器這個概念完全理解了！
另外，我需要說明的一點是，程序計數器是Java虛擬機規範中唯一一個沒有規定任何內存錯誤的區域！
虛擬機棧(Vm Stack)
這塊區域是幹啥的？爲啥也是線程私有的？
虛擬機棧描述的是Java方法執行的內存模型
我們來解讀這句話，爲什麼說Vm Stack是描述Java方法執行的內存模型呢？其實：
每個方法執行的時候都會創建一個棧幀(Stack Frame)的東西，學過c/c++的應該都對這個概念熟悉。棧幀用於存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口信息等。每個方法從調用開始到結束的過程，都對應這Vm Stack中的入棧出棧的過程！這也就能回答開頭我們看到的那個問題了，很簡單錯誤在單線程情況下肯定是StackOverFlowError，多線程下OutOfMemoryError(上圖已經寫得很清楚了)
比如
public void test() {
String name = "stormma";
int age = 21;
}
上面的例子的age變量和name引用都是存儲在虛擬機棧的棧幀裏面的(因爲我們前面說過了，一個方法從開始調用到結束調用的過程都對應着一個Vm Stack出棧入棧的過程)。
我們前面說了，這塊區域存儲了局部變量表，操作數棧，動態鏈接，還有方法出口信息等，我想你應該比較好奇這幾個概念。
- 局部變量表: 局部變量表是一組變量值存儲空間，用於存放方法參數和方法內部定義的局部變量，其中存放的數據的類型是編譯期可知的各種基本數據類型、對象引用(reference)和(returnAddress)類型（它指向了一條字節碼指令的地址）。局部變量表所需的內存空間在編譯期間完成計算的，即在Java程序被編譯成Class文件時，就確定了所需分配的最大局部變量表的容量。當進入一個方法時，這個方法需要在棧中分配多大的局部變量空間是完全確定的，在方法運行期間不會改變局部變量表的大小。
- 操作數棧: 操作數棧又常被稱爲操作棧，操作數棧的最大深度也是在編譯的時候就確定了。32位數據類型所佔的棧容量爲1, 64位數據類型所佔的棧容量爲2。當一個方法開始執行時，它的操作棧是空的，在方法的執行過程中，會有各種字節碼指令（比如：加操作、賦值元算等）向操作棧中寫入和提取內容，也就是入棧和出棧操作。Java虛擬機的解釋執行引擎稱爲“基於棧的執行引擎”，其中所指的“棧”就是操作數棧。因此我們也稱Java虛擬機是基於棧的，這點不同於Android虛擬機，Android虛擬機是基於寄存器的。基於棧的指令集最主要的優點是可移植性強，主要的缺點是執行速度相對會慢些；而由於寄存器由硬件直接提供，所以基於寄存器指令集最主要的優點是執行速度快，主要的缺點是可移植性差
- 動態鏈接: 每個棧幀都包含一個指向運行時常量池（在方法區中，後面介紹）中該棧幀所屬方法的引用，持有這個引用是爲了支持方法調用過程中的動態連接。Class文件的常量池中存在有大量的符號引用，字節碼中的方法調用指令就以常量池中指向方法的符號引用爲參數。這些符號引用，一部分會在類加載階段或第一次使用的時候轉化爲直接引用（如 final、static 域等），稱爲靜態解析，另一部分將在每一次的運行期間轉化爲直接引用，這部分稱爲動態連接。
- 方法返回地址: 當一個方法被執行後，有兩種方式退出該方法：執行引擎遇到了任意一個方法返回的字節碼指令或遇到了異常，並且該異常沒有在方法體內得到處理。無論採用何種退出方式，在方法退出之後，都需要返回到方法被調用的位置，程序才能繼續執行。方法返回時可能需要在棧幀中保存一些信息，用來幫助恢復它的上層方法的執行狀態。一般來說，方法正常退出時，調用者的PC計數器的值就可以作爲返回地址，棧幀中很可能保存了這個計數器值，而方法異常退出時，返回地址是要通過異常處理器來確定的，棧幀中一般不會保存這部分信息。方法退出的過程實際上等同於把當前棧幀出站，因此退出時可能執行的操作有：恢復上層方法的局部變量表和操作數棧，如果有返回值，則把它壓入調用者棧幀的操作數棧中，調整PC計數器的值以指向方法調用指令後面的一條指令。
堆(Heap)
堆區，是一塊很有意思的區域，爲啥有意思，因爲這塊區域是所有線程共享的，也是我們大部分的對象的聚居地(爲啥說是大部分呢？這個概念我們之後的文章會進行詳細的講解，如果你特別好奇，可以看一下我之前的文章, Java逃逸分析)！也是jvm管理的最大一塊內存(對了，上面的圖的大小不代表內存佔比，只是爲了看着舒服而已)!也是gc開展工作的主要區域。
堆內存中分爲一塊區域，用於存儲類信息，靜態變量等等數據，這一塊區域之前叫做方法區後面又叫永久帶，之後改名叫做Meta-Area/Meta Space Area，元數據空間，名字不重要，我們要清楚這塊區域是什麼作用就行了！
Meta-Area
這塊區域也是線程共享的區域，它主要存儲jvm加載類的類信息，類變量，常量(這個在meta-area的常量區)，即時編譯器編譯後的代碼等數據。
運行時常量區
這個區域是Meta-Area的一部分，用於存放編譯器生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類加載後存放到方法區的運行時常量池中。這在我們的上一篇博客有所涉及。
枯燥概念性的東西看完之後，我們來看一個例子，來加深一下這塊的印象：
public void test() {
Object obj = new Object();
}
對於這段代碼會涉及Vm Stack、Java Heap、Meta-Area三個最重要的內存區域。
結合我們前面的例子，因爲test()方法涉及到Vm Stack區，我想你應該明白，obj會存放在局部變量表中，new Object()，我們前面說過我們大部分的對象都會存儲在Java Heap這個區域，所以，Java Heap存儲了這個實例對象！那麼你會很好奇，Meta-Area爲啥會涉及到呢？
我們知道Meta-Area存儲了類的信息，類變量常量等等東西！因爲我們實例化Object對應的時候，要用到Object這個類的信息，所以它會訪問Meta-Area的Object.class這個Class對象來獲得一些實例化對象需要的東西。
對了，作爲補充，我想你還需要知道, obj引用怎麼你能訪問到Java Heap區的那個實例化對象
有兩種方式，一種使用過句柄指針(學過c/c++對這些概念應該會很熟悉)
還有一種就是通過指針直接訪問
上圖來自深入理解JVM一書
本地方法棧(Native Method Stack)
這塊區域相對來說，沒有前面幾個概念重要。
該區域與虛擬機棧所發揮的作用非常相似，只是虛擬機棧爲虛擬機執行Java方法服務，而本地方法棧則爲使用到的本地操作系統（Native）方法服務。
比如Java調用c/c++/彙編就用到這塊區域
結尾
我想你看完這篇博文，應該達到了我們文章開始之前的目標！這篇文章介紹的比較淺顯，本着用例子來解釋說明內存區域的作用，這樣我想你會更容易接收，總比大片的文字描述讓你更有興趣！另外，如果你想閱覽有關java的書籍，我這裏有的，都可以免費提供給你。
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