JVM内存区域划分

• JVM
• • 1. 内存区域划分
  • • 1.1 程序计数器
    • 1.2 虚拟机栈
    • 1.3 本地方法栈
    • 1.4 堆
    • 1.5 方法区
    • • 运行时常量池
    • 补充：JDK中常量池内存位置演化
  • 2. 局部变量、成员变量、静态变量存储位置
  • 3.递归的执行过程
  • 4. static方法和普通方法区别

​ Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而一直存在，有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。根据《Java虚拟机规范》的规定，Java虚拟机所管理的内存将会包括以下五个部分，如下图所示。

​ 程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为**“线程私有”**的内存。

​ 与程序计数器一样，Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。

​ 每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型，它并不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和return Address类型（指向了一条字节码指令的地址）。

​ 本地方法栈（Native Method Stacks）也是线程私有的，其与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的。区别只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。

本地方法:由其它语言编写的，编译成和处理器相关的机器代码。

​ 对于Java应用程序来说，Java堆（Java Heap）是虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被**所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，==Java世界里“几乎”**所有的对象实例都在这里分配内存==。

​ 为什么是“几乎”而不是全部呢？

​ 根据《深入理解Java虚拟机》中作者提到“由于即时编译技术的进步，尤其是逃逸分析技术的日渐强大，栈上分配、标量替换优化手段已经导致一些微妙的变化悄然发生，所以说Java对象实例都分配在堆上也渐渐变得不是那么绝对了。”

​ 方法区（Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。

虽然《Java虚拟机规范》中把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫作“非堆”（Non-Heap），目的是与Java堆区分开来。

​ 运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池表（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。

• 在JDK1.7之前运行时常量池逻辑包含字符串常量池存放在方法区, 此时hotspot虚拟机对方法区的实现为永久代。

• 在JDK1.7字符串常量池和静态变量被从方法区拿到了堆中，运行时常量池剩下的还在方法区, 也就是hotspot中的永久代。

• 在JDK8 hotspot移除了永久代用元空间(metaspace)取而代之, 这时候字符串常量池还在堆，运行时常量池还在方法区，只不过方法区的实现从永久代变成了元空间(metaspace)。

public class Test
{
    static Test t3 = new Test();//静态变量
    Test t2 = new Test();//成员变量

    public static void main(String[] args)
    {
        Test t1 = new Test();//局部变量
    }
}

如上代码所示，t1、t2、t3分别为局部变量、成员变量和静态变量，其在内存中的位置如下图所示

这三中对象new 出的实例都在堆中，但是引用却是不同的，局部变量引用存在于虚拟机栈中，成员变量引用存在于堆中，静态变量引用存在于方法区中。

• 局部变量随着方法的调用而存在，随着方法结束而释放。

• 成员变量也称为实例变量，其随着对象的创建而存在，随着对象被回收而释放。

• 静态变量也称为类变量，其随着类的加载而存在，随着类的消失而消失。

如下所示，为求4阶乘的递归过程，其中每一层递归都调用了factor()方法，这个过程也称为一个函数栈帧

​ 每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

如下图，其中每一次调用都会一个n，但是每一个n都是不一样的，每个n都存在于每个方法(栈帧)的局部变量表中。

• static方法和类相关，与实例无关，在调用的时候不能使用实例化，只能使用类名.方法名()这种方式。

• 普通方法和实例相关，调用的时候必须实例化，然后通过创建的对象.方法名()调用。

• static方法和类相关，与实例无关，在调用的时候不能使用实例化，只能使用类名.方法名()这种方式。

• 普通方法和实例相关，调用的时候必须实例化，然后通过创建的对象.方法名()调用。