java虚拟机内存区域详解

运行时数据区域

java虚拟机在执行java程序的过程中会把它管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域各自为政,有的区域随着虚拟机进程的启动而存在,而有些区域的生命周期则依赖于用户线程的生命周期。java虚拟机管理的内存包含几个运行时数据区域,

如图:                                    

                                                      java虚拟机运行时数据区

1.程序计数器(Program Counter Register)

程序计数器是一块较小的内存空间,可以看做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个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

java虚拟机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法来实现的,在任何时刻,一个处理器都会执行一条线程中的指令,因此,为了线程切换后能恢复到正常的执行位置,每条线程都需要一个独立的程序计数器,各线程间的计数器互不影响,独立存储,这类内存称为“线程私有的内存”

如果线程执行的是一个java方法,计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果执行的是一个Native方法,计数器的值为空。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虚拟机也是线程私有的,他的生命周期同线程相同,虚拟机栈是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。每个方法从调用到方法完成的过程,就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程

java虚拟机栈指的是虚拟机栈中局部变量表部分,局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型(boolean,byte,char,short,int,float,long,double)、对象引用和returnAddress,局部变量表所需要的空间在编译期间完成分配,当进入一个方法时,这个方法在栈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

虚拟机栈中存在两种异常情况:

第一种情况:当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

第二种情况:当虚拟机栈可以动态扩展,但是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

本地方法栈和虚拟机栈发挥的作用是非常相似的,区别在于虚拟机栈为虚拟机执行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。本地方法栈的异常和虚拟机栈的异常一样,也会抛出StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常

4.java堆

java堆是java虚拟机所管理的内存中最大的一块。在虚拟机启动时创建,是被所有线程共享的一块区域。该内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的内存实例都在这里分配内存。但是java虚拟机规范中提到:由于相关技术的发展,所有的对象都分配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,因此很多时候也被称为“GC堆”。由于现在收集器基本都采用分代收集的算法,所以java堆也就对应的分成了新生代和老年代。还有更细致的分配,暂不概述。进一步划分的目的都为为了更高效的回收垃圾,使内存的使用效率更高。如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展,将会抛出OutOfMemoryError异常

5.方法区

方法区是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。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,将会抛出OutOfMemoryError异常

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,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

此文为自学笔记,多有不足!!!

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