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深度理解JVM-----運行時數據區域

tuantuan / 2014人閱讀

摘要：在之后，原來永久代的數據被分到了堆和元空間中。元空間存儲類的元信息，靜態變量和常量池等放入堆中。這樣能在一些場景中顯著提高性能，因為避免了在堆內存和堆外內存來回拷貝數據。

以下內容部分轉載于： CS-Notes

程序計數器（Program Counter Register）

記錄正在執行的虛擬機字節碼指令的地址（如果正在執行的是本地方法則為空）。

ps：什么是本地方法？

本地方法是由其他語言（如C、C++ 或其他匯編語言）編寫，編譯成和處理器相關的代碼。本地方法保存在動態連接庫中，格式是各個平臺專用的，運行中的java程序調用本地方法時，虛擬機裝載包含這個本地方法的動態庫，并調用這個方法。

學過計算機組成的同學將不難理解，通過計數器尋找到下一條指令

每一個線程都必須存在一個程序計數器，因為一個處理器在同一時間只能處理一個線程（對于單核處理器，或者多核處理器的一個內核）

通過程序計數器，來記錄每一個線程所執行到的位置，方便線程直接的切換

Java虛擬機棧（Java Virtual Machine Stacks）

虛擬機棧也是每個線程私有的，它的生命周期與線程相同，虛擬機棧描述的是Java方法執行的內存模型

包括：局部變量表，操作數棧，動態鏈接，方法出口等信息

每一個方法的從執行到完成，就代表著一個棧的在虛擬機棧中的入棧和出棧的過程

該區域可能拋出以下異常

StackOverflowError ：當線程請求的棧深度超過最大值，如遞歸造成的方法多次調用

OutOfMemoryError ：棧進行動態擴展時如果無法申請到足夠內存

本地方法棧（Native Method Stack）

本地方法（Native Method）： 由其他語言（如C、C++ 或其他匯編語言）編寫，編譯成和處理器相關的代碼。本地方法保存在動態連接庫中，格

式是各個平臺專用的，運行中的java程序調用本地方法時，虛擬機裝載包含這個本地方法的動態庫，并調用這個方法。

具體用法和虛擬機棧類似，只不過它服務的對象為本地方法，在Sun公司的HotSpot虛擬機中，就將把本地方法棧和虛擬機棧合二為一

同樣會出現 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 錯誤

堆（Heap）

堆是一塊被Java所有線程共享的一塊內存區域，主要用于存放對象實例和數組

在堆中可以分為

新生代（Young Generation）

老年代（Old Generation）

我們常說的 GC（Garbage Collected Heap） 說的就是整理這一塊的內存區域

堆的內存區域不需要連續，可以動態的增加內存，增加失敗會拋出 OutOfMemoryError 異常。

可以通過 -Xms 和 -Xmx 這兩個虛擬機參數來指定一個程序的堆內存大小，第一個參數設置初始值，第二個參數設置最大值。

java -Xms1M -Xmx2M HackTheJava
方法區（Method Area）

方法區和堆一樣，也誰被所有線程共享的內存區域，用于存儲已被虛擬機加載的類，常量，靜態變量，即時編譯器編譯后的代碼等數據

有一個別名 Non-Heap(非堆)，在HotSpot虛擬機上人們習慣稱之為 永久代（Permanent Generation）

方法區為JVM的一個規范，定義為存放某些數據，在不同的虛擬機中存在著不同的實現

因為在HotSpot虛擬機上，也存在這方法區的垃圾回收，所以稱為永久代。

在永久代中經常會產生對永久代的回收不完全導致內存泄漏爆出OutOfMemoryError的錯誤

為了更容易管理方法區，在JDK8中，廢棄了永久代，改用元空間代替

把方法區移至到元空間中，元空間存儲于本地內存中，而不是在JVM虛擬機中

方法區是一個 JVM 規范，永久代與元空間都是其一種實現方式。

在 JDK 1.8 之后，原來永久代的數據被分到了堆和元空間中。元空間存儲類的元信息，靜態變量和常量池等放入堆中。

運行時的常量池（Runtime Constant Pool）

運行時的常量池是方法區的一部分，用于存放編譯期產生的各種字面量和符號引用

這部分內容將在類加載后進去方法區的運行時常量池存放

除了在編譯期生成的常量，還允許動態生成，例如 String 類的 intern()。

直接內存（Direct Memory）

直接內存并不是虛擬機運行時數據區的一部分，也不是Java虛擬機規范中定義的內存區域

但是這個區域的內存被頻繁使用，任然會造成OutOfMemoryError的異常

在 JDK 1.4 中新引入了 NIO 類，它可以使用 Native 函數庫直接分配堆外內存，然后通過 Java 堆里的 DirectByteBuffer 對象作為這塊內存的引用進行操作。

這樣能在一些場景中顯著提高性能，因為避免了在堆內存和堆外內存來回拷貝數據。

PS： 直接內存不受Java堆大小的限制，但是既然是內存肯定還是會受本機總內存的影響

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