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程序计数器
程序计数器（Program Counter Register）也叫PC寄存器，每个线程会通过程序计数器记录当前要执行的的字节码指令的地址。
⚫ 一个程序计数器的具体案例：
- 在加载阶段，虚拟机将字节码文件中的指令读取到内存之后，会将原文件中的偏移量转换成内存地址。每一条字节码指令都会拥有一个内存地址。
- 在代码执行过程中，程序计数器会记录下一行字节码指令的地址。执行完当前指令之后，虚拟机的执行引擎根据程序计数器执行下一行指令
在多线程执行情况下，Java虚拟机需要通过程序计数器记录CPU切换前解释执行到那一句指令并继续解释运行。
思考
程序计数器在运行中会出现内存溢出吗？
- 内存溢出指的是程序在使用某一块内存区域时，存放的数据需要占用的内存大小超过了虚拟机能提供的内存上限。
- 因为每个线程只存储一个固定长度的内存地址，程序计数器是不会发生内存溢出的。
- 程序员无需对程序计数器做任何处理
Java虚拟机栈
Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）采用栈的数据结构来管理方法调用中的基本数据，先进后出（First In Last Out）,每一个方法的调用使用一个栈帧（Stack Frame）来保存。
Java虚拟机栈随着线程的创建而创建，而回收则会在线程的销毁时进行。由于方法可能会在不同线程中执行，每个线程都会包含一个自己的虚拟机栈。
栈帧的组成
局部变量表：局部变量表的作用是在运行过程中存放所有的局部变量
操作数栈：操作数栈是栈帧中虚拟机在执行指令过程中用来存放临时数据的一块区域
帧数据：帧数据主要包含动态链接、方法出口、异常表的引用
局部变量表
- 是在方法执行过程中存放所有的局部变量，编译成字节码文件时就可以确定局部变量表的内容
- 栈帧中的局部变量表是一个数组，数组中每一个位置称之为槽(slot)，long和double类型占两个槽，其他类型占用一个槽
- 方法的参数也会保存在局部变量表中，其顺序与方法中的参数定义的顺序一致
- 局部变量表保存到内容有：实例方法的this对象，方法的参数，方法体中声明的局部变量
- 为了节省空间，局部变量表中的槽是可以复用的，一旦某个局部变量不再生效，当前槽就可以再次被使用
操作数栈
操作数栈是栈帧中虚拟机在执行指令过程中用来存放中间数据的一块区域，他是一种栈式的数据结构，如果一条指令将一个值压入操作数栈，则后面的指令可以弹出并使用该值。
在编译期，就可以确定操作数栈的最大深度，从而在执行时正确的分配内存大小
帧数据
当前类的字节码指令引用了其他类的属性或者方法时，需要将符号引用（编号）转换成对应的运行时常量池中的内存地址。动态链接就保存了编号到运行时常量池的内存地址的映射关系。
方法出口指的是方法在正确或者异常结束时，当前栈帧会被弹出，同时程序计数器应该指向上一个栈帧中的下一条指令的地址。所以在当前栈帧中，需要存储此方法出口的地址。
异常表存放的是代码中异常的处理信息，包含了异常捕获的生效范围以及异常发生后跳转到的字节码指令位置
栈内存溢出
- Java虚拟机栈如果栈帧过多，占用内存超过栈内存可以分配的最大大小就会出现内存溢出。
- Java虚拟机栈内存溢出时会出现StackOverflowError的错误
- 如果我们不指定栈的大小，JVM 将创建一个具有默认大小的栈。大小取决于操作系统和计算机的体系结构。
本地方法栈
- Java虚拟机栈存储了Java方法调用时的栈帧，而本地方法栈存储的是native本地方法的栈帧。
- 在Hotspot虚拟机中，Java虚拟机栈和本地方法栈实现上使用了同一个栈空间。本地方法栈会在栈内存上生成一个栈帧，临时保存方法的参数同时方便出现异常时也把本地方法的栈信息打印出来。
堆
Java堆
一般java程序中堆内存是空间最大的一块内存区域，创建出来的对象都存在堆上。
栈上的局部变量表中，可以存放堆上对象的引用，静态变量也可以存放堆对象的引用，通过静态变量就可以实现对象在线程之间共享
测试
需求：通过new关键字不停创建对象，放入集合中，模拟堆内存的溢出，观察堆溢出之后的异常信息。
现象：堆内存大小是有上限的，当对象一直向堆中放入对象达到上限之后，就会抛出OutOfMemory错误。
堆空间有三个需要关注的值，
used total max
used指的是当前已使用的堆内存，total是java虚拟机已经分配的可用堆内存，max是java虚拟机可以分配的最大堆内存。
arthas中堆内存相关的功能
堆内存used total max三个值可以通过dashboard命令看到。
手动指定刷新频率（不指定默认5秒一次）：dashboard –i 刷新频率(毫秒)
随着堆中的对象增多，当total可以使用的内存即将不足时，java虚拟机会继续分配内存给堆。
如果堆内存不足，java虚拟机就会不断的分配内存，total值会变大。total最多只能与max相等。
如果不设置任何的虚拟机参数，max默认是系统内存的1/4，total默认是系统内存的1/64。在实际应用中一般都需要设置total和max的值。
思考
是不是当used = max = total的时候，堆内存就溢出了呢？
不是，堆内存溢出的判断条件比较复杂，在下一章《垃圾回收器》中会详细介绍。
方法区
内容
方法区是存放基础信息的位置，线程共享，主要包含三部分内容
- 类的元数据：保存了所有类的基本信息
- 运行时常量池：保存了字节码文件的常量池内容
- 字符串常量池：保存了字符串常量池
方法去中除了类的元信息，运行时常量池，还是有一块区域叫字符串常量池
字符串常量池存储在代码中定义的常量字符串内容，比如：“123” 这个123就会被放入字符串常量池中。
字符串常量池和运行时常量池有什么关系？
早期设计时，字符串常量池是属于运行时常量池的一部分，他们存储的位置也是一致的。后续做出了调整，将字符串常量池和运行时常量池做了拆分。
练习题
需求： 通过字节码指令分析如下代码的运行结果？
public static void main(String[] args) {String a="1";String b="2";String c=a+b;String d="12";System.out.println(c==d); //结果为false
}
那下面的运行结果呢？
public static void main(String[] args) {String a="1";String b="2";String c="1"+"2";String d="12";System.out.println(c==d); //true
}
神奇的intern
需求： 通过字节码指令分析如下代码的运行结果？
String.intern()方法是可以手动将字符串放入字符串常量池中，分别在JDK6 JDK8下执行代码，JDK6 中结果是false false ，JDK8中是true false
JDK6版本中intern () 方法会把第一次遇到的字符串实例复制到永久代的字符串常量池中，返回的也是永久代里面这个字符串实例的引用。JVM启动时就会把java加入到常量池中。
JDK7及之后版本中由于字符串常量池在堆上，所以intern () 方法会把第一次遇到的字符串的引用放入字符串常量池。
思考
运行时数据区都学完了，静态变量存储在哪里呢？
JDK6及之前的版本中，静态变量是存放在方法区中的，也就是永久代。
JDK7及之后的版本中，静态变量是存放在堆中的Class对象中，脱离了永久代。
