JVM-运行时数据区

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运行时数据区示意图

1.程序计数器(Program Counter Register):是一块较小的内存空间,它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

–>字节码解释器工作就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖计数器来完成。

–>为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都需要一个独立的程序计数器,各条线程之间计数器互不影响,独立存储,我们称这类内存区域为”线程私有”的内存。

–>此内存区域是唯一一个Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

2.Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks):是线程私有的,它的生命周期与线程相同。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(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈和出栈的过程。

–>局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型(boolean 、 byte 、char 、short、int 、 float 、 long 、 double ),对象引用(reference类型,它不等同与对象本身,可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置)和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)。

–>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空间是完全确定的,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

–>Java虚拟机栈会出现的两种异常状况:

a)如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常。

b)如果虚拟机可以动态扩展(当前大部分的Java虚拟机都可以动态扩展,只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈),如果扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常。

3.本地方法栈(Native Method Stack):为虚拟机使用的Native方法服务。在虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言,使用方式与数据结构并没有强制规定,因此,具体的虚拟机可以自由实现它。

–>本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

4.Java堆(Java Heap):是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

–>Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,也称“GC堆”。

–>从内存回收角度看,Java堆分为:新生代和老年代,再细分为:Eden空间、FromSurvivor空间、ToSurvivor空间等。

–>从内存分配的角度看,线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer , TLAB)。

–>Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可。

5.方法区(Method Area):是各个线程共享的内存区域,他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。别名Non-Heap(非堆)

–>Java虚拟机规范对方法区的限制非常宽松,不需要连续的内存空间和可以选择固定大小或者课拓展,可以选择不实现垃圾收集。

–>垃圾收集行为在方法区比较少出现,这区域的内存回收目标是针对常量池的回收和对类型的卸载。

–>当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError异常。

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

–>class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

–>除了保存class文件中描述的符号引用外,还会把翻译出来的直接引用也存放在与形式常量池中。

–>运行时常量池相对于class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性。

–>当常量池无法申请到内存空间时会抛出OutOfMemoryError异常。

7.直接内存(Direct Memory):不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域,但是这一部分内存被频繁使用,也可能导致OutOfMemoryError异常出现。

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