JAVA基础-9JVM虚拟机的内存模型(转载)

##JVM的逻辑内存模型如下:

《JAVA基础-9JVM虚拟机的内存模型(转载)》

###程序计数器1、程序计数器

程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间。它的作用可以看做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。
每条线程都有一个独立的程序计数器,各条线程之间的计数器互不影响,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在Java 虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError 情况的区域。
###Java 虚拟机栈

与程序计数器一样,Java 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)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:每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧(Stack Frame ①)用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。
每一个方法被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从入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用。
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。
这个区域规定了两种异常状况:
1. 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;
2. 如果虚拟机栈可以动态扩展(当前大部分的Java 虚拟机都可动态扩展,只不过Java 虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈),当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError 异常。
###本地方法栈

本地方法栈(Native Method Stacks)与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的。
其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行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。
虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、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。甚至有的虚拟机(譬如Sun HotSpot 虚拟机)直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError 和OutOfMemoryError异常。

###Java 堆

对于大多数应用来说,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,因此很多时候也被称做“GC 堆”。
根据Java 虚拟机规范的规定,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。在实现时,既可以实现成固定大小的,也可以是可扩展的。
不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过-Xmx和-Xms 控制)。如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError 异常。

###方法区

方法区(Method Area)与Java 堆一样,是各个线程共享的内存区域。
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 虚拟机规范对这个区域的限制非常宽松,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。
根据Java 虚拟机规范的规定,当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError 异常。

####运行时常量池

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、接口等描述等信息外,还有一项信息是常量池(Constant PoolTable),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存放到方法区的运行时常量池中。
运行时常量池是方法区的一部分,自然会受到方法区内存的限制,当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError 异常

###直接内存

直接内存(Direct Memory)并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,但是这部分内存也被频繁地使用,而且也可能导致OutOfMemoryError 异常出现。

所以我们放到这里一起讲解。
在JDK 1.4 中新加入了NIO(New Input/Output)类,引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)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 堆里面的DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能,因为避免了在Java 堆和Native 堆中来回复制数据。显然,本机直接内存的分配不会受到Java 堆大小的限制,但是,既然是内存,则定还是会受到本机总内存(包括RAM 及SWAP 区或者分页文件)的大小及处理器寻址空间的限制。服务器管理员配置虚拟机参数时,一般会根据实际内存设置-Xmx等参数信息,但经常会忽略掉直接内存,使得各个内存区域的总和大于物理内存限制(包括物理上的和操作系统级的限制),从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。

参考文章传送门博客园:丁应思

    原文作者:java内存模型
    原文地址: https://blog.csdn.net/a592381841/article/details/81102811
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