JVM 内存区域介绍

刘启春

2021/05/02

Java 相较于 C++具有内存自动管理功能，内存管理是个宽泛的概念，它即指实例化对象是的内存分配又指 GC 回收无用的类、对象、变量等。随着 JVM 不断发展，JVM 内存区也在不断变化，这些变化在 Java 语言层面感知不到，因为字节码屏蔽了底层实现，了解 JVM 内存区域是深入学习 Java 的第一步，今天总结一下。

JVM 是《Java 虚拟机规范》的实现

《Java 虚拟机规范》定义了 Java 字节码规范及实现 Java 的注意事项，而 JVM 是它的具体实现，它们是一对多的关系，很多公司（Sun、IBM、Redhat、甲骨文）都对它有具体的实现。刚刚提到“随着 Java 语言的发展 Java 内存区域不断变化”这句话是不太严谨的，其实在不同的 JVM 上在内存管理、内存区域划分都是存在差异的，每个都有其特点。

JVM 内存区域划分

一般我们把内存区域划分为如下几个，如下图：

从上图我们可以清晰的看到堆、方法区、直接内存（又称堆外内存）都是共享的，共享的意思是可以被多个线程访问和使用，而虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器是线程私有的，而且每个线程都有自己的一份。

下面介绍各个区域的作用及存放的数据。

堆：heap，这是 Java 主要存放对象数据的地方，它是一块共享的数据区域，多个线程可以访问，同时堆也是 GC 主要管理的区域。
- 在 Hotspot 虚拟机中，堆被划分成了年轻代（young generation）和老年代（old generation），如下图：
方法区：方法区用来存放类信息、常量、静态变量，常量池也在方法区
虚拟机栈：Java Vertical Machine Stack，虚拟机栈中用来存放方法的入栈信息，每个入栈的方法称为栈帧（Stack Frame），栈帧记录的方法的信息，局部变量表，返回值信息。其中局部变量表存储的主要为基本数据类型（char、short、int、long、float、double）和引用（reference）。在 JDK7+移除了方法区，改为了元数据（Meta Data）
本地方法栈:Native Method Stack，本地方法栈存储调用操作系统的方法，这些方法由 C/C++实现，调用时要通过 JVM 调用。在 HotSpot 虚拟机中虚拟机栈和本地方法栈和并到了一起。
程序计数器，用户 JVM 执行字节码时记录程序执行位置
直接内存：direct menory，直接内存不属于运行时数据区，但它被 JVM 所管理，在 Java 中通过 nio 的 DirectByteBuffer 创建对象就作为了这块直接内存的管理对象