深入理解Java虚拟机:运行时数据区域

运行时数据区域

《深入理解Java虚拟机:运行时数据区域》

  1. 程序计数器(Program Counter Register)

        是一个块较小的内存空间,它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器;字节码解释器工作时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命令,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都需要有一个独立的程序计数器,各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。

       如果线程正在执行的是一个Java方法,这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果正在执行的是Native方法,这个计数器值为空(Undefined)。此内存区域是唯一一个在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) 

        同程序计数器一样,Java虚拟机栈也是线程私有的,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。每一个方法从调用甚至执行完成的过程,就对应着一个栈帧再虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
        局部变量表存放了编译期可知的各种基础数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(reference类型,它不同于对象本身,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,这个方法所需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
        在Java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常状况:如果先线程请求的栈深度大于虚拟机所运行的深度,将抛出StackOverflowerError异常;如果虚拟机栈可以动态扩展,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) 

        本地方法栈与虚拟机栈作用类似,区别在于:虚拟机栈为虚拟机执行的Java方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

  4. Java堆(Java Heap)
        Java堆是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里分配内存。
        Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。从内存回收的角度来看,由于现在收集器基本采用分代收集算法,所以Java堆中还可以细分为:新生代
    老年代;再细致一点的有:Eden空间、From Survivor空间、ToSurvivor空间等。从内存分配的角度来看,Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区。无论如何划分,都与存放的内容无关,无论哪个区域,存储的都仍然是对象实例,进一步划分是为了更好的回收内存,或者更快地分配内存。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。在实现时,既可以实现成固定大小的,也可以是可扩展的,当前主流的虚拟机都是按照可扩展实现的(通过-Xmx和-Xms控制)。如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError异常。
  5. 方法区(Method Area)  

        方法区与Java堆一样,都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扥数据。
        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外,还可以选择不实现垃圾收集。相对而言,垃圾收集行为在这区域是比较少出现的,这区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载,一般来说,这个区域的回收“成绩”比较难以令人满意,尤其是类型的卸载,条件相当苛刻,但这部分区域的回收确实是必要的。同时当方法区无法满足内存分配需求时将抛出OutOfMemoryError异常。

    原文作者:java虚拟机
    原文地址: https://blog.csdn.net/rsln_lg/article/details/81019714
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