1. JVM内存模型

Java虚拟机在程序执行过程会把jvm的内存分为若干个不同的数据区域来管理，这些区域有自己的用途，以及创建和销毁时间。

先来看一下Java程序具体执行的过程

上图中的运行数据区（Runtime Data Areas)即为JVM内存区域，其结构如下图：

各区域存储的具体信息：

1.1 程序计数器

程序计数器（Program Counter Register），也有称作为PC寄存器。JVM中的程序计数器跟汇编语言中的程序计数器在功能上是相同的，即指示待执行指令的地址。当 CPU 需要执行指令时，需要从程序计数器中得到当前需要执行的指令所在存储单元的地址，然后根据得到的地址获取到指令，在得到指令之后，程序计数器便自动加 1 或者根据转移指针得到下一条指令的地址，如此循环，直至执行完所有的指令。

Java中多线程是通过线程轮流切换来获得CPU执行时间的，因此，在任一具体时刻，一个CPU的内核只会执行一个线程中的指令，因此，为了能够使得每个线程都在线程切换后能够恢复在切换之前的程序执行位置，每个线程都需要有自己独立的程序计数器，并且不能互相被干扰，否则就会影响到程序的正常执行次序，因此 程序计数器是线程私有的。

1.2 Java栈

Java栈也叫虚拟机栈，也就是我们常常所说的栈。当线程执行一个方法时，就会为之创建一个对应的栈帧，方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。因此可知，线程当前执行的方法所对应的栈帧必定位于Java栈的顶部。讲到这里，大家就应该会明白为什么在使用递归方法的时候容易导致栈内存溢出的现象了以及为什么栈区的空间不用程序员去管理了（当然在Java中，程序员基本不用关系到内存分配和释放的事情，因为Java有自己的垃圾回收机制），这部分空间的分配和释放都是由系统自动实施的。对于所有的程序设计语言来说，栈这部分空间对程序员来说是不透明的。

下图表示了一个Java栈的模型：

局部变量表：对于方法中的基本数据类型，则直接存储它的值，对于引用类型的变量，则存的是堆区中对象实例的地址。局部变量表的大小在编译器就可以确定其大小了，因此在程序执行期间局部变量表的大小是不会改变的。

操作数栈：想必学过数据结构中的栈的朋友想必对表达式求值问题不会陌生，栈最典型的一个应用就是用来对表达式求值。想想一个线程执行方法的过程中，实际上就是不断执行语句的过程，而归根到底就是进行计算的过程。因此可以这么说，程序中的所有计算过程都是在借助于操作数栈来完成的。

指向运行时常量池的引用：因为在方法执行的过程中可能需要用到类中的常量，所以必须要有一个引用指向运行时常量。

方法返回地址：当一个方法执行完毕之后，要返回到之前调用它的地方，因此在栈帧中必须保存一个方法的返回地址。

由于每个线程正在执行的方法可能不同，因此每个线程都会有一个自己的Java栈，因此Java栈是线程私有的。

1.3 本地方法栈

本地方法栈与Java栈的作用和原理非常相似。区别只不过是Java栈是为执行Java方法服务的，而本地方法栈则是为执行本地方法（Native Method）服务的。在JVM规范中，并没有对本地方法栈的具体实现方法以及数据结构作强制规定，虚拟机可以自由实现它。在HotSopt虚拟机中直接就把本地方法栈和Java栈合二为一。

1.4 堆

在C语言中，堆这部分空间是唯一一个程序员可以管理的内存区域。程序员可以通过malloc函数和free函数在堆上申请和释放空间。

Java中的堆是用来存储对象本身的以及数组（当然，数组引用是存放在Java栈中的）。只不过和C语言中的不同，在Java中，程序员基本不用去关心空间释放的问题，Java的垃圾回收机制会自动进行处理。因此这部分空间也是Java垃圾收集器管理的主要区域。另外，堆是被所有线程共享的，在JVM中只有一个堆。

1.5 方法区

方法区在JVM中也是一个非常重要的区域，它与堆一样，是被线程共享的区域。在方法区中，存储了每个类的信息（包括类的名称、方法信息、字段信息）、静态变量、常量以及类编译后的二进制字节码等。

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