JVM内存模型

JVM内存模型是理解JVM虚拟机的重要基础之一。下面我们将通过剖析JVM内存模型的每个模块，来深入理解JVM内存模型。

JVM内存模型如下图：

其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这些是线程隔离的；堆、方法区是线程共享的。

1. 程序计数器

程序计数器是较小的内存空间，可以把它理解为当前线程需要执行的字节码的显示器。它控制着分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能。

Java多线程是通过线程轮流切换、分配CPU执行时间片的方式来实现的，在确定的一个时刻，一个CPU内核都只会执行一条线程中的指令。因此，

每条线程都有一个独立的程序计数器，确保各个线程的指令执行互不影响。

2. Java虚拟机栈

与程序计数器一样，Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程保持一致。

当每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会创建一个栈帧（Stack Frame）来存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应了一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

局部变量表保存编译期间可以知道的各种Java基本数据类型（boolean, btye, char, short, int , float, long, double）、对象引用和ReturnAddress类型。它们以局部变量槽(Slot)来表示，其中long 和 double占两个，其它类型占一个。

3. 本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是相似的，区别在于虚拟机栈执行的是Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈是为了虚拟机使用本地（Native）方法服务。

4. Java堆

Java堆（Java Heap) 是虚拟机所管理内存中最大的一块。它是Java所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时候创建。它的唯一目的是存放对象实例，Java中几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

Java堆是垃圾回收器管理的内存区域，GC Heap就是我们常说的GC堆。从回收内存的角度，由于现代垃圾收集器大部分都是基于分代收理论设计的，所以我们常会看到“新生代”、“老生代”、“永久代”、“Eden空间”、“From Survivor空间”、“To Survivor空间”。

Java堆一般通过参数-Xmx和-Xms设定。

5. 方法区

方法区与堆一样是各个线程共享的内存区域，用来存储已经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。它的别称是Non-Heap。

运行时常量池是方法区的一部分，来保存编译期生成的各种字面量与符号引用。

6. 直接内存

直接内存不是虚拟机运行时的一部分，但它也会被频繁使用。比如NIO，引入了一种基于通道（Channel）与缓存区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆以外的内存，然后通过堆里面的

DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用来操作。可以大大提高性能，避免了Java堆和Native堆来回复制数据。

部分内容参考了周志明的《深入理解Java虚拟机栈》。