Java的堆,栈,方法区

关于java内存区域部分的堆，栈，方法区三个部分而言，我总结了一下大概为一下这张图。  

栈（Stack）：

1.为什么栈要用来存储基本变量信息和对象引用

java虚拟机的基本架构就是采用栈来进行设计的。当一个程序需要运行的时候，由于要预先内存空间和运行的生命周期，所以需要进行指针的变动，来进行内存大小的分配。是的，由于这个操作会对程序的执行带来一定的不方便，所以一般栈被用来存放一些基本的变量类型或者引用对象的地址，而对于存储数据量较为庞大的java对象责备存储在了堆里面了。

2.为什么说栈的提取速度比堆要快？

我对于硬件部分也不是很理解，所以这里也只好从软件方面来分析，总结分析之后得出原因有以下几个：
1.栈里面的内存大小一般都是程序启动的时候由系统分配好的。
2.堆的内存大小需要在使用的时候才回去申请，而且每次对于内存大小的申请和归还都会比较消耗性能，开销较大。
3.cpu里面会有专门的寄存器来操作栈，堆里面都是使用间接寻址的方式来进行对象查找的，所以栈会快一些。

3.虚拟机栈里面为什么会有数据共享一说？

这个原因我们可以举一个例子来说吧：
假设有这么一段代码：
int j=10;
int k=10;
j=12;
对于这段简单的代码而言，虚拟机里面的栈又是如何处理的呢？其实比较简单的理解就是如下所示：
首先在栈里面会先查找是否存在一个区域存放有10，如果没有就创建一个区域存放10。然后将j引用到这个变量里面去。接着当程序执行到第二句的时候，虚拟机会先到栈里面去查找一下是否存在一个值为10的区域，如果有就直接让k指向10。

当后期对于j变量的值进行修改为12以后，栈就会重复性的先去查找是否有12，如果没有开辟新的空间用于存储12，然后让j指向这个值 

这里面的10这个值，被k,j共同引用的过程就叫做数据共享。

4.栈里面到底存储了什么？

关于这个问题，我在《深入理解jvm&gc》这本书里面看到了一个比较好的解释，栈里面存储了很多小项，这里面我们称之为栈帧，这是一种数据结构用于存储方法的局部变量表，操作数栈，动态链接方法还有上下文数据等信息。
那么我们怎么来理解这个栈帧呢？每个栈帧里面都会存储有相应的一下内容：
1.局部变量表
2.操作数栈
3.动态链接
4.返回地址
这些东西第一次听说一般都会感觉比较陌生，那么我们来逐个逐个一一讲解：

局部变量表：
这里面的作用主要是存储一系列的变量信息，而且这些变量都是以数字数组的形式来存储的，一般而言byte，short，char，类型的数据在存储的时候会变为int类型，boolean类型也是存储为数字类型，long，double则是转换为双字节大小的控件存储在栈里面。

操作数栈：
关于这个小编也是有点不太了解，看了几篇博客之后也只是知道这个东西是可以将指令在栈里面进行push和pop操作，也是一个数字数组类型。
关于详情的分析可以去阅读以下这篇博客：
https://blog.csdn.net/qq_28666081/article/details/85269879

动态链接：
动态链接的作用主要还是提供栈里面的对象在进行实例化的时候，能够查找到堆里面相应的类地址，并进行引用。这一整个过程，我们称之为动态链接。

返回地址：
某个子方法执行完毕之后，需要回到主方法的原有位置继续执行程序，方法出口主要就是记录该信息

堆（heap）

1.堆里面存放的内容主要还是new出来的对象和一些数组信息。

2.java的虚拟机不需要知道从堆内存里面存放多少空间大小的变量信息，也不需要知道每个对象的生命周期，所以一般程序运作的灵活性很高。

3.堆区里面存放了大量的对象很信息，所以也成为了gc重点回收的一个区域模块，所以当大量内存被占用的时候，gc的垃圾回收就会成为整个系统的性能瓶颈。于是随着jdk的不断更新，新的技术也对于jvm的内存分配这一块进行一定的优化改善，实现了off-heap。

好了，知道这些内容之后，基本简单的面试问题都可以干掉了，如果要深入了解的话可以从以下几个方面入手：

关于垃圾回收的原理和分类？
可以看看我的另一篇文章：https://blog.csdn.net/Danny_idea/article/details/87475188
什么是指针逃逸？如何对此进行优化？
可以参考我的公众号文章：https://mp.weixin.qq.com/s/tyF9Ve40C_uu4rwcs4tUsg

静态方法区：
关于这个概念也可以称之为静态区，静态区和堆很相似，里面存放的信息也是线程共享的，它包含的信息如下图所示：

方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class，static变量。

方法区又被称为静态区，是程序中永远唯一的元素存储区域。和堆一样，是各个线程共享的内存区域。它用于存储已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。

Java虚拟机规范对方法区的限制非常宽松，除了和Java堆一样 不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展之外，还可以选择不实现垃圾回收。
这区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和类型的卸载，一般而言，这个区域的内存回收比较难以令人满意，尤其是类型的回收，条件相当苛刻，但是这部分区域的内存回收确实是必要的。

很多开发者更愿意把方法区称为“永久代”(Perm Gen)(Permanent Generation)「总是存放不会轻易改变的内容」。在目前已经发布的JDK 1.7 的HotSpot中，已经把原本放在永久代的字符串常量池移至堆中。

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。

JDK 1.8 中，已经没有方法区(永久代)，而是将方法区直接放在一个与堆不相连的本地内存区域(Native Memory)，这个区域被叫做元空间。

原文：https://blog.csdn.net/danny_idea/article/details/81137306