文章目录

• 前言
• 一、本地方法栈（线程私有）
• 二、程序计数器（线程私有）
• 三、Java虚拟机栈（线程私有）
• 四、堆（线程共享）
• 五、方法区（元数据区）

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前言

JVM 是 Java 运行的基础，也是实现一次编译到处执行的关键。那么 JVM 是如何执行的呢？ 程序在执行之前先要把java代码转换成字节码（class文件），JVM 首先需要把字节码通过一定的方式类加载器（ClassLoader） 把文件加载到内存中 运行时数据区（Runtime Data Area） ，而字节码文件是 JVM 的一套指令集规范，并不能直接交个底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解析器 执行引擎（Execution Engine）将字节码翻译成底层系统指令再交由CPU去执行，而这个过程中需要调用其他语言的接口 本地库接口（Native Interface） 来实现整个程序的功能。 总结来看， JVM 主要通过分为以下 4 个部分，来执行 Java 程序的，它们分别是： 1. 类加载器（ClassLoader） 2. 运行时数据区（Runtime Data Area） 3. 执行引擎（Execution Engine） 4. 本地库接口（Native Interface） JVM 运行时数据区域也叫内存布局，它由以下 5 大部分组成：本地方法栈、程序计数器、虚拟机栈、堆区、元数据区（方法区）。

什么是线程私有? 由于JVM的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现，因此在任何一个确定的时刻，一个处理器(多核处理器则指的是一个内核)都只会执行一条线程中的指令。因此为了切换线程后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储。我们就把类似这类区域称之为"线程私有"的内存。

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一、本地方法栈（线程私有）

本地方法栈和虚拟机栈是类似的，只不过 Java 虚拟机栈是给 JVM 使用的，而本地方法栈是给本地方法使用的。

二、程序计数器（线程私有）

内存中最小的区域，它保存了下一条执行的指令的地址在哪。程序想要运行，JVM就得把字节码加载起来，放到内存中。程序就会一条一条把指令从内存中取出来，放到CPU上执行，那么也就要随时记住当前执行到哪一条了。CPU是并发式的执行程序的。操作系统是以线程为单位来进行调度执行的，每个线程都得记录自己的执行的位置，所以每个线程都会有一个程序计数器。

三、Java虚拟机栈（线程私有）

Java 虚拟机栈的作用：Java 虚拟机栈的生命周期和线程相同，Java 虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。咱们常说的堆内存、栈内存中，栈内存指的就是虚拟机栈。 1. 局部变量表： 存放了编译器可知的各种基本数据类型(8大基本数据类型)、对象引用。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在执行期间不会改变局部变量表大小。简单来说就是存放方法参数和局部变量。 2. 操作栈：每个方法会生成一个先进后出的操作栈。 3. 动态链接：指向运行时常量池的方法引用。 4. 方法返回地址：PC 寄存器的地址。

栈里面主要是涉及一些局部变量和方法调用信息，比如：方法调用的时候，每次调用一个新的方法，都会涉及到“入栈” 操作，每次执行完毕后就会“出栈”。

四、堆（线程共享）

堆的作用：程序中创建的所有对象都在保存在堆中。一个进程只有一份，多个线程共用一个堆，堆也是内存空间中最大的区域。比如：new出来的对象，就是在堆中。那么对象的成员变量也自然在堆中了。（局部变量在栈上，成员变量和new的对象在堆上）

void fun（）{
String s = new String();
}

这个操作在进行的时候，s 和 new String 这里是两个不同的东西，s 是一个引用类型的变量，是局部变量，在栈上，那么new String对象的本地是在堆上的。

五、方法区（元数据区）

方法区的作用：用来存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据的。 在《Java虚拟机规范中》把此区域称之为“方法区”，而在 HotSpot 虚拟机的实现中，在 JDK 7 时此区域叫做永久代（PermGen），JDK 8 中叫做元空间（Metaspace）。