Java虛擬機器管理的記憶體運行時資料區域的詳細介紹

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##詳解Java虛擬機管理的記憶體運行時資料區域

概述

    Java虛擬機在執行Java程式的過程中會把它所管理的記憶體分割成若干個不同資料區。這些區域都有各自的用途，以及創建和銷毀的時間，有的區域隨著虛擬機器進程的啟動而存在，有些區域則是依賴用戶執行緒的啟動和結束而建立和銷毀。

程式計數器

    程式計數器是一塊較小的記憶體空間，它可以視為目前執行緒所執行的字節碼的行號指示器。在虛擬機器的概念

模型裡，字節碼解釋器工作時就是透過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的字節碼指令，分支，循環，跳轉，異常處理，線程恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。

    如果執行緒正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機器位元組碼指令的位址，如果正在執行的是Native方法，這個計數器值則是空。此記憶體區域是唯一在Java虛擬機器規格中沒有規定任何OurOfMemoryError情況的區域。

虛擬機器堆疊

    與程式計數器一樣，Java虛擬機器堆疊也是執行緒私有的，它的

生命週期與執行緒相同。虛擬機棧描述的是Java方法執行的記憶體模型，每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀（Stack Frame）用於存儲局部變數表，操作數棧，動態鏈接，方法出口等資訊。每一個方法從呼叫直到執行完成的過程，就對應一個堆疊幀在虛擬機器棧中入棧到出棧的過程。

    局部變數表存放了編譯期可知的各種基本

資料型別（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、物件參考（Object reference）和字節碼指令位址（returnAddress類型）。

    在Java虛擬機器規格中，對於此區域規定了兩種例外狀況：如果執行緒請求的堆疊深度大於虛擬機器所允許的深度，將拋出StackOverflowError例外；如果虛擬機器堆疊可以動態擴展，當擴充功能時無法申請到足夠的記憶體時會拋出OutOfMemoryError異常。

    對於32位元的jvm，預設大小為256kb, 而64位元的jvm, 預設大小為512kb,可以透過-Xss設定虛擬機器堆疊的最大值。不過如果設定過大，會影響到可建立的執行緒數量。

方法區

    方法區與Java堆一樣，是各個執行緒共享的記憶體區域，它用於儲存已被虛擬機器載入的類別資訊，常數，靜態變量，即時編譯器編譯後的程式碼等資料。

    根據Java虛擬機器規格的規定，當方法區無法滿足記憶體分配需求時，就會拋出OutOfMemoryError異常。

本機方法堆疊

    本機方法堆疊（Native Method Stacks）與虛擬機器堆疊所扮演的角色非常類似，差異在於虛擬機器堆疊為虛擬機器執行Java方法服務，而本地方法堆疊則是為虛擬機器使用到的Native方法服務。

Java堆

    Java堆（java heap）是Java虛擬機器所管理的記憶體中最大的一塊，它是被所有執行緒共享的一塊記憶體區域，在虛擬機器啟動時創建，此記憶體區域的唯一目的是存放物件實例，幾乎所有的物件實例都在這裡分配記憶體。

    Java堆是垃圾收集管理的主要區域，因此很多時候也稱為 "GC" 堆。

    根據Java虛擬機器規格的規定，Java堆可以處於物理上不連續的記憶體空間中，只要邏輯上是連續的即可，就像我們的磁碟空間一樣。在實現時，既可以實現成固定大小的，也可以是可擴展的，不過當前主流的虛擬機都是按照可擴展來實現的。 （透過-Xmx和-Xms控制）如果在堆中沒有記憶體完成實例分配，且堆也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError異常。

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