java运行时数据区域和类结构详解

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Java运行时数据区域

Java虚拟机在执行Java程序时，会将它所管理的内存划分成不同的数据区域，分别用于存储不同类型的数据。主要分为以下几个部分：

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用是记录当前线程执行的字节码的位置。程序计数器一般不会出现OutOfMemoryError。

Java虚拟机栈

Java虚拟机栈也叫Java方法栈，它的作用是存储Java方法的局部变量、操作数栈、返回值等信息。每个方法被调用时，会创建一个栈帧，栈帧中存储了该方法的局部变量表、操作数栈、方法返回地址等信息。

栈帧中的局部变量表被分配在虚拟机栈的栈帧中，方法调用完成后，栈帧也会随之销毁。如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，就会抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈可以动态扩展但无法申请到足够的内存空间，就会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

本地方法栈与Java虚拟机栈类似，但是它为执行本地方法（Native方法）服务，比如调用C语言编写的方法。和Java虚拟机栈一样，本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError两种异常。

Java堆

Java堆是Java虚拟机管理的内存中最大的一块。它的作用是存放Java对象。Java堆可细分为新生代和老年代，新生代又可进一步细分为Eden区、From Survivor区、To Survivor区。

Java堆对于OutOfMemoryError异常最为敏感，由于Java堆是存放所有对象实例的区域，只要堆中无法再分配内存并且垃圾回收也无法清除出更多的空间时，就会抛出该异常。

方法区

方法区（Java永久代）是一块用于存储已经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区域。方法区也会抛出OutOfMemoryError异常。

Java类结构

Java程序以类为基本单位，Java类的结构由以下三个部分组成：

类头信息

类头信息主要包含了类名、父类名、接口名、类访问标志（如public、private、final等）等信息。

类成员

类成员包括字段（成员变量）和方法（成员函数）。字段用于描述某个类的特征，包括数据类型、变量名、访问权限等信息；方法用于描述某个类的行为，包括方法名、返回值类型、参数列表、方法体等信息。

类属性信息

类属性信息包括常量池、字段表、方法表、属性表等内容。具体而言，常量池存放着编译器生成的各种字面量和符号引用，字段表存放着类中声明的字段的描述符、修饰符以及属性表中必要的一些标志等信息，方法表则存放着方法的描述符、修饰符、属性表等信息。

以下是两个Java类的结构示例：

public class Person {
    private String name;  //字段

    public Person() { //构造方法
        name = "";   //初始化赋值
    }

    public void setName(String newName) { //方法
        name = newName;
    }

    public String getName() { //方法
        return name;
    }
}

以上为一个简单的Person类结构，包含了一个字段和两个方法。

public class Student extends Person {
    private String id;

    public Student() {
        super();
        id = "";
    }

    public void setId(String newId) {
        id = newId;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    @Override
    public String getName() {
        return super.getName() + "(" + id + ")"; //重写继承的方法
    }
}

以上为一个简单的Student类结构，继承自Person类并添加了一个新的字段和两个新的方法。其中，重写了从父类Person继承下来的getName方法，返回的字符串格式为“姓名(学号)”。