计算机基础|初识java虚拟机（JVM）运行时数据区结构 java|jvm

java虚拟机（JVM）是java平台的基石，任何java程序都是在JVM上运行的。java编译器把java程序编译成class文件，然后把class文件载入JVM中运行，JVM屏蔽了底层的硬件，所有的class文件只在JVM中运行，实现了一次编写到处运行(Write Once Run Anywhere)的宏伟目标。
JVM内部结构包括：

类加载子系统
运行时数据区
执行引擎

本文只介绍运行时数据区的结构。

JVM运行时数据区结构

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方法区
虚拟机共享的数据区，每个虚拟机只有一个方法区。主要存储已被虚拟机加载的类的信息、常量、静态变量等数据。
堆区
虚拟机共享的数据区，每个虚拟机只有一个堆区。java 堆是虚拟机管理的内存中最大的一块区域，存储所有的对象实例以及数组。由于堆区是多线程共享的，所以不是线程安全的。
栈区
每个线程都有自己独立的栈区，栈区是线程安全的，是java方法执行的内存模型。每个方法在执行时都会创建一个栈帧（stack frame）用于存储本地变量表、操作数栈、帧数据等。随着方法调用的结束，相应的栈帧数据也随之删除。
程序计数器
每个线程都有自己独立的程序计数器，指向当前指令的地址。
本地方法栈
每个线程都有自己独立的本地方法栈，用于存储调用本地方法（native method）的信息。

下面我们来验证一下，对象是不是存在堆区的，方法调用相关的数据是不是存在栈区的。

堆区溢出 java堆用于存储对象实例，只要不断的创建对象，并保证避免垃圾回收机制清除这些对象，在达到最大堆容量限制的时候就会产生内存溢出异常。-Xmx10m参数表示把堆区的最大容量变小调成10M，-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数表示生成堆区快照文件。
vm 参数：-Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

import java.util.ArrayList; import java.util.List; /** * vm args: -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError */ public class HeapOOM {static class OOMObject { }public static void main(String[] args) { List list= new ArrayList<>(); while(true) { list.add(new OOMObject()); } } }

输出结果第一行 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 表示java堆区空间溢出，说明了对象是存储在堆区中的。

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space Dumping heap to java_pid10876.hprof ... Heap dump file created [13387910 bytes in 0.036 secs] Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210) at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181) at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:261) at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:235) at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:227) at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:458) at jvm.HeapOOM.main(HeapOOM.java:17)

在项目的路径下会生成 java_pid10876.hprof 文件，这个文件就是dump出来的堆转储快照文件。我们用Memory Analyzer打开看一下。

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点击上图最下面的details链接可以看到更详细的信息：

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可以看到OOMObject对象占了93%的内存，罪魁祸首就是它了。

栈区溢出每个方法在执行时都会创建一个栈帧，-Xss160k参数表示栈区的容量为160k，然后递归调用方法，让栈区溢出。
vm 参数： -Xss160k

/** * vm args: -Xss160k */ public class JavaVMStackSOF {static int stackLength = 1; /** * 递归调用，使其超出栈的最大深度 */ public void stackLeak() { stackLength++; stackLeak(); }public static void main(String[] args) {JavaVMStackSOF javaVMStackSOF = new JavaVMStackSOF(); try{ javaVMStackSOF.stackLeak(); }catch (Throwable e) { System.out.println("stack length: " + stackLength); throw e; } } }

输出结果 Exception in thread “main” java.lang.StackOverflowError 表示java栈区空间溢出，说明了方法调用是存储在栈区中的。

stack length: 772 Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12) at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:13) at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:13) at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:13) at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:13) ......

了解了一些JVM的知识对我们平时编程还是很有用的哦，比如看到java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 异常就知道是堆区溢出了，可能是对象创建太多了；看到java.lang.StackOverflowError异常就知道是栈区溢出了，马上去查查是不是方法调用有问题。
这样定位问题是不是更精准了呢？
【计算机基础|初识java虚拟机（JVM）运行时数据区结构】