深入理解java虚拟机(一)——java内存区域

  • 运行时数据区域

               java虚拟机在执行Java程序的过程中会将它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域,这些区域都各有各的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机进程的启动而存在,有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

JVM运行时数据区如图:

《深入理解java虚拟机(一)——java内存区域》

 

1.程序计数器:

       是一块比较小的内存空间,可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型中,字节码解释器工作时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这个计数器来完成。

      由于JVM的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的,在任何一个确定的时刻,一个处理器(对多核处理器来说是指一个内核)都只会执行一条线程中的指令。因此,为了线程切换后能回到正确的执行位置,每条线程都需要一个独立的程序计数器,即程序计数器是线程私有的。

     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,这个计数器值则为空(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虚拟机栈也是线程私有的,他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,每一个方法从调用到执行完毕的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈到出栈的过程。

     在jvm规范中,对这个区域规定了两种异常状况:如果请求线程的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError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

      本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用是非常相似的。他们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行java方法(也就是字节码),而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。有些虚拟机直接将本地方法栈和虚拟机栈合二为一。本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

4.Java堆

     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。此内存区域唯一的目的就是存放对象实例,几乎所有的对象都在这里分配内存。但现在好像不是这么绝对了。

    Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候被称为GC堆。从内存回收的角度来看,由于现代收集器基本采用分代收集算法,所以Java堆中还可以细分为:新生代和老年代;再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间,To Survivor空间等。从内存分配的角度来说,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。不过无论如何划分,都与存放内容无关,无论哪个区域,存储的仍然是对象实例,进一步划分的目的只是为了更好地回收内存,或者快速的分配内存。

      如果堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError异常。

5.方法区

      方法区和java堆一样,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、静态常量、即时编译器编译后的代码等数据,虽然jvm规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是他却有另一个别名:Non-Heap(非堆)。

    JVM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,垃圾收集在这个区域出现是比较少的,但并非数据进入方法区就如同永久代的名字一样永久存在了,这个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。

       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

         运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中除了类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池,用于存放编译器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存放。

7.直接内存

        直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是JVM规范中定义的内存区域。

        在JDK1.4新加入的NIO类,引入了一种基于通道和缓冲区的I/O方式,它可以使用Native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。

    原文作者:java虚拟机
    原文地址: https://blog.csdn.net/back_light_f/article/details/81395454
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