死磕P7：JVM内存区域划分（二）

这是「死磕P7」系列第 002 篇文章，欢迎大家来跟我一起 死磕 100 天，争取在 2025 年来临之际，给自己一个交代。

今天我们继续来探究 JVM 内存划分，第一篇主要搞清楚 JVM 的内存划分都有哪些，本篇主要介绍各个区域到底是干嘛的，也是一篇死记硬背的内容。

来巩固一下昨天的内存区域划分图，以后就以 1.8 为准吧，毕竟占有率高，1.8 中JVM 内存区域划分为：方法区（元空间），堆，程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈。

整理了一份思维导图帮助您快速记忆（不过看完也会忘，多看几遍，自己按自己的理解画出来会好点）：

下面来具体罗列一下各区域的作用，内容比较多，随便拎出来一项都能深入挖掘不少东西，说真的，今天一天时间净在那研究虚拟机栈了，其实发现完全不需要研究太深，研究的深反而考不高分，毕竟80% 的题目都不需要那么深的造诣，把时间花在刀刃上，赶紧抓后面更重要的才对。

就好像考试做题一样，肯定先易后难，后面有空再探究难的题目会更好，先用简单的练练自信心，说不定后面的做完，前面的难题就迎刃而解了也有可能。

记不住没关系，哪可能一遍就记住啊，必须得来回看，来回边用边记，光靠背是分分钟忘记的，你也可以尝试自己写下来，画一画，左右脑并用。

线程共享与独享

JVM 区域划分分为了线程共享和线程独享两大类，方法区（元空间，以后统称为方法区吧）和堆是线程共享的，也就相当于一个大水缸，大家（线程）都来大水缸里取水喝。

虚拟机栈，本地方法栈和程序计数器是线程独享的，相当于大家（线程）自己的水杯，自己喝自己的。

程序计数器

程序计数器(Program Counter Register)是JVM中一块较小的内存区域，可以看做当前线程所执行的字节码的行号指示器（其实就是记录代码执行到了哪里）。

因为一个处理器（CPU）在同一个时刻只会执行一个线程的指令，但一个线程中有多个指令（可以理解为多行代码），为了在线程切换时可以恢复到正确的执行位置，会为每个线程设置一个独立的程序计数器，等到下次轮到这个线程执行的时候就接着上次执行的位置继续执行。

补充一点线程切换的概念，因为CPU只负责计算，并且计算速度很快，但是程序要干的事情可能不仅仅需要计算，可能还有读写文件（IO操作），这部分是不需要计算的，CPU会闲着，这时操作系统会将CPU计算资源分配给其他线程进行使用，就是CPU是这个线程使用一会，那个线程使用一会，这就叫线程切换。

记住一点就行：程序计数器是记录每个线程字节码执行位置的，并且是线程独享的且不会发生OOM等异常的区域。

额外一点：如果执行的是 Native 方法，程序计数器为空。

虚拟机栈

当启动一个新线程的时候，Java虚拟机都会为它分配一个Java虚拟机栈。

一个程序至少会有一个线程，大多数情况下可能是有一个主线程，我们以物业公司的物业经理做类比吧，当业主需要服务的时候，物业经理可以安排保安或保洁人员去干活，这个保安保洁人员就可以称为一个子线程，多个保安保洁人员也就是多个子线程了呗，统一听从物业经理的安排。

每个线程会干一个或多个活，对应多个方法，线程启动就会创建对应的虚拟机栈，栈是一种数据结构，具有先进后出（后进先出）的特点，好比你往桶里放衣服（哈哈，谁把衣服放桶里啊），最后放进去的先被拿出来，我说我怎么一个夏天总是穿两件衣服呢，哈哈，洗完入栈，穿的时候出栈（后进先出），下面的衣服轮不到穿啊！

Java 虚拟机栈处理的对象是方法，每个方法在执行的时候，虚拟机栈都会创建一个栈帧（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。

每个方法从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。

我们以打扫房屋为例，看看是怎么入栈出栈的：我这个屋子是一室一厨一主卧带独立卫生间的。

// 打扫房屋
public void cleanHouse() {
    // 打扫厨房
    cleanKitchen()
    // 打扫卧室
    cleanBedRoom()
}

// 打扫厨房
public void cleanKitchen() {

}

// 打扫卧室
public void cleanBedRoom() {
    // 打扫套卫
    cleanBashRoom()
}

// 打扫套卫
public void cleanBashRoom() {

}

// main 方法
public void main() {
    // 打扫房屋
    cleanHouse()
}

上面的伪代码涉及 5 个方法，还有方法的嵌套，算是比较常见的一个线程任务了，线程从 main 方法开始执行

main 方法入栈，main 方法中调用 cleanHouse 方法
cleanHouse 方法入栈，cleanHouse 方法调用 cleanKitchen 方法
cleanKitchen 方法入栈
cleanKitchen 执行完毕，出栈，cleanHouse 方法继续执行 cleanBedRoom 方法
cleanBedRoom 方法入栈，cleanBedRoom 方法调用 cleanBashRoom 方法
cleanBashRoom 方法入栈
cleanBashRoom 执行完毕，出栈，回到 cleanBedRoom
cleanBedRoom 执行完毕，出栈，回到 cleanHouse
cleanHouse 执行完毕，出栈，回到 main
main 执行完毕，出栈
程序执行完毕

示意图如下：

虚拟机栈会为每一个方法创建一个栈帧，栈帧即对应上图中栈中的一个个方块，如 cleanBashRoom 方块，栈帧里又包含局部变量表，操作数栈，动态链接，返回地址，方法出口等等。

好了，兄弟，别再深入了，什么是局部变量表？什么是操作数栈？什么是动态链接？都别管了，先跳过去吧！我看了一天了，也没敢往文章里写，有点浪费时间，还打击自信心。

方法执行完成后，方法就会出栈，方法退出有 2 种：

1，正常的退出，不报异常时的退出

2，异常的退出，出现异常了还没有捕获处理

虚拟机栈中会遇到 2 种异常：StackOverflowError, OutOfMemoryError

1，StackOverflowError，采用固定大小的虚拟机栈，如果线程请求的栈太深虚拟机将会抛出一个StackOverflowError 异常，比如无限递归调用

2，OutOfMemoryError，如果虚拟机栈可以动态扩展，并且在扩展的时候无法申请到足够的内存，或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈，那Java虚拟机将会抛出一个 OutOfMemoryError 异常

本地方法栈

这个可以跳过，跟虚拟机栈基本一样，区别是调用的是本地方法，在 HotSpot VM 中合并到了虚拟机栈。

也别关心什么是本地方法了，99% 的情况下用不到，先略过。

方法区

在 1.8 中好像没啥说的了，只有类信息了，知道现在叫元空间，并且放置到了直接内存（JVM内存之外）就可以了吧。

方法区也会出现 OOM 异常。

堆

JVM 中最重要的就数堆了，堆是 JVM 中最大的一块内存区域，因为几乎大部分的对象实例和数组是在堆中创建，还包括新移入进来的字符串常量池和静态变量

堆也是垃圾回收（GC）的最主要的区域，后面还会介绍到，这里先知道堆为了垃圾回收的方便，又分成了如下不同的区域即可。

注意，细分的原因是为了 GC 的方便，因为 JVM GC 是采用的分代垃圾回收机制，垃圾回收也是常考点，下一遍介绍垃圾回收吧。

总结

本文主要梳理了 JVM 的内存区域划分及简单介绍了其特点，由于 JVM 内容比较多，对于时间紧任务重的兄弟们来说记住最主要的就行了，先考 80 分再说吧！