JVM——运行时数据区域

目录:

1.概述

2.程序计数器

3.Java虚拟机栈(栈内存)

4.本地方法栈

5.Java堆

6.方法区

7.运行时常量池

8.直接内存

1.概述

java虚拟机在执行java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途,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。

java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域,如图所示。

2.程序计数器

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

线程私有: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。

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)。

3.Java虚拟机栈(栈内存)

java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)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、动态链接和方法出口等。每一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中从入栈到出栈的过程。

线程私有。

局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象引用和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)。

异常:

StackOverflowError异常:如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度。

OutOfMemoryError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,就会抛出异常。

4.本地方法栈

本地方法栈(Native Method Stack)与虚拟机栈所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作为虚拟机执行java方法服务,而本地方法栈则为虚拟机使用到的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,使用方法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。

与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError异常,OutOfMemoryError异常。

5.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区域,在虚拟机启动时创建。

此内存的唯一目的就是存放对象实例。Java虚拟机规范中描述的是:所有的对象实例以及数组都要在堆上分配,但是随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟,栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生,所有的对象在堆上也渐渐变得不是那么绝对了。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候已被称作“GC堆”(Garbage Collection Heap)。

从内存回收的角度来看,由于现在的收集器基本上都采用分代收集算法,所以java堆还可以细分为:新生代和老年代。

从内存分配的角度来看,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,类似于我们的磁盘空间。

异常:如果在堆中没有完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError异常。

6.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,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等数据。虽然java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是他却有一个特别的名字叫做Non-Heap(非堆),目的应该是与java堆区分开来。

Java虚拟机规范对方法区的限制分厂宽松,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,垃圾收集行为在这个区域师表较少出现的,但并非数据进入了方法区就如永久代的名字一样“永久”存在了。这个区域内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。

7.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、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池(Constant Pool Table),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中存放。

8.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的使用,而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。

在jdk1.4中新加入了NIO(New Input/Output)类引入了一种或基于通道(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堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。

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转载自my.oschina.net/u/3786691/blog/1803350