java虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū)

sunnyxd 發(fā)布于2019-08-19 10:20 / 1633人閱讀

摘要：虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū)虛擬機在執(zhí)行程序的過程中會把它管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個在虛擬機規(guī)范中沒有規(guī)定任何情況的區(qū)域。

java虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū)

java虛擬機在執(zhí)行java程序的過程中會把它管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。根據(jù)《Java 虛擬機規(guī)范(Java SE 7版)》規(guī)定，Java虛擬機所管理的內(nèi)存將會包括一下幾個運行時數(shù)據(jù)區(qū)域。

程序計數(shù)器

程序計數(shù)器是一塊較小的內(nèi)存空間，它可以看作是當(dāng)前線程執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。

在虛擬機的概念模型，字節(jié)碼解釋器工作時，就是通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。

每條線程都有一個獨立的程序計數(shù)器。為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置。java虛擬機的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時間的方式實現(xiàn)的，一個處理器(對于多核處理器來說就是一個內(nèi)核)都只會執(zhí)行一條線程中的指令。

如果線程執(zhí)行的是java方法，這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機字節(jié)碼指令地址。如果是native方法，計數(shù)器為空。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個在java虛擬機規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。

java方法能按照順序去執(zhí)行去調(diào)用，就是因為有了這個程序計數(shù)器。

java虛擬機棧

java虛擬機棧也是線程私有的，虛擬機棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型。

每個方法在執(zhí)行的同時都會創(chuàng)建一個棧幀（Stack Frame）用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。一個方法對應(yīng)一個棧幀。

局部變量表存放了各種基本類型、對象引用和returnAddress類型（指向了一條字節(jié)碼指令地址）。其中64位長度long 和 double占兩個局部變量空間，其他只占一個。

規(guī)定的異常情況有兩種：
1.線程請求的棧的深度大于虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；
2.如果虛擬機可以動態(tài)擴展，如果擴展時無法申請到足夠的內(nèi)存，就拋出OutOfMemoryError異常。

本地方法棧

本地方法棧(Native Method Stack)和虛擬機棧所發(fā)揮的作用非常相似，它們之間的區(qū)別在于：

虛擬機棧是為虛擬機執(zhí)行java方法(也就是字節(jié)碼服務(wù))

而本地方法棧則為虛擬機使用到的Native方法服務(wù)

本地方法棧也是線程私有的，也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError

java堆

Java堆(Java Heap)是Java虛擬機所管理的內(nèi)存中最大的一塊。Java堆是所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域,在虛擬機啟動時創(chuàng)建。

java堆的唯一目的就是存放對象實例對象。幾乎所有的對象實例都在這里分配。這一點在java虛擬機規(guī)范中描述:所有的對象實例以及數(shù)組都要在堆上分配，但隨著JIT編譯器的發(fā)展與逃逸分析技術(shù)的成熟，所有的對象都分配在堆上也變的不是那樣“絕對”了。

java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，因此很多地方也稱為“GC堆”,從內(nèi)存回收角度看，由于現(xiàn)在收集器基本都采用分代收集算法，java堆中還可以細(xì)分：新生代、老年代。新生代再細(xì)分可分為Eden空間、From Survivor空間、To Survivor空間。

當(dāng)前主流的虛擬機的堆空間都是按照可擴展來實現(xiàn)的,通過(-Xmx和-Xms控制)。堆無法擴展時，拋出OutOfMemoryError異常

方法區(qū)

方法區(qū)(Method Area)與java堆一樣，是各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用來存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。雖然Java虛擬機規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個邏輯部分,但它有個別名叫做Non-Heap(非堆)

在HotSpot虛擬機上，很多人將方法區(qū)稱為“永久代”，本質(zhì)上兩者并不等價。方法區(qū)是一個抽象的說法，永久代是方法區(qū)的具體實現(xiàn)。GC的設(shè)計團隊選擇把GC分代收集擴展至方法區(qū)。這樣HotSpot的垃圾收集器可以像管理Java堆一樣管理這部分內(nèi)存。

在JDK1.7的HotSpot中，已經(jīng)將原本放在永久代的字符串常量池移出，jdk1.7,逐步開始拋棄方法區(qū),將字符串常量池移至堆區(qū).這里jdk文檔并沒有說運行時常量池是否也跟著移到堆區(qū),也就是說運行時常量依然在方法區(qū),永久代仍存在于JDK1.7中

jdk1.8,JVM移除了永久區(qū),取而代之的是元空間(Metaspace) ,也就是將本地內(nèi)存用來存儲.容量取決于是32位或是64位操作系統(tǒng)的可用虛擬內(nèi)存大小）.這時候字符串常量池還在堆, 運行時常量池還在方法區(qū), 只不過方法區(qū)的實現(xiàn)從永久代變成了元空間.

當(dāng)方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時，拋出OutOfMemoryError異常

運行時常量池

運行時常量池(Runtime Constant Pool)是方法區(qū)的一部分，Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息就是常量池(Constant Pool Table)，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用。這部分內(nèi)容將在類加載后進入方法區(qū)的運行時常量池存放。

相較于Class文件常量池，運行時常量池更具動態(tài)性，在運行期間也可以將新的變量放入常量池中，而不是一定要在編譯時確定的常量才能放入。最主要的運用便是String類的intern()方法

jdk1.6及以下版本:它位于永久代-方法區(qū)中

jdk1.7,逐步開始拋棄方法區(qū),將字符串常量池移至堆區(qū).這里jdk文檔并沒有說運行時常量池是否也跟著移到堆區(qū),也就是說運行時常量依然在方法區(qū),永久代仍存在于JDK1.7中

jdk1.8,JVM移除了永久區(qū)，這時候字符串常量池還在堆, 運行時常量池還在方法區(qū), 只不過方法區(qū)的實現(xiàn)從永久代變成了元空間.