JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域

meislzhua 發(fā)布于2019-08-19 10:57 / 1752人閱讀

摘要：虛擬機(jī)在執(zhí)行程序的過(guò)程中會(huì)把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域，本篇文章將會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行簡(jiǎn)略的介紹。運(yùn)行時(shí)常量池運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分。直接內(nèi)存直接內(nèi)存不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，不是虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域。

Java虛擬機(jī)在執(zhí)行Java程序的過(guò)程中會(huì)把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域，本篇文章將會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行簡(jiǎn)略的介紹。
JVM所管理的內(nèi)存包括的數(shù)據(jù)區(qū)域如下圖所示：

根據(jù)這張圖我們來(lái)一個(gè)個(gè)介紹這些數(shù)據(jù)區(qū)域。

程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器（ProgramCounterRegister）是一塊較小的內(nèi)存空間，它可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。在虛擬機(jī)的概念模型里（僅是概念模型，各種虛擬機(jī)可能會(huì)通過(guò)一些更高效的方式去實(shí)現(xiàn)），字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)完成。

每條線程都需要一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器，各條線程之間計(jì)數(shù)器互不影響，獨(dú)立存儲(chǔ)，我們稱(chēng)這類(lèi)內(nèi)存區(qū)域?yàn)椤?strong>線程私有”的內(nèi)存。

如果線程正在執(zhí)行的是一個(gè)Java方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址；如果正在執(zhí)行的是Native方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器值則為空（Undefined）。

此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定任何OOM情況的區(qū)域。

虛擬機(jī)棧

Java虛擬機(jī)棧也是線程私有的，生命周期與線程相同。
虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法在執(zhí)行時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。每個(gè)方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過(guò)程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)中入棧到出棧的過(guò)程。

常說(shuō)的堆和棧中的棧其實(shí)指的是Java虛擬機(jī)棧或說(shuō)是虛擬機(jī)棧中的局部變量表部分。局部變量表存放了編譯期可知的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型、對(duì)象引用和returnAddress類(lèi)型(指向了一條字節(jié)碼指令的地址)。

Java虛擬機(jī)規(guī)范中，對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了兩種異常情況：

如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；

如果虛擬機(jī)棧可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，如果擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存，就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常；

本地方法棧

本地方法棧與虛擬機(jī)棧作用類(lèi)似，區(qū)別是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法服務(wù)，本地方法棧為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。

與虛擬機(jī)棧一樣，本地方法中也會(huì)拋出StackOverflowError和OOM異常

Java堆

Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。用來(lái)存放對(duì)象實(shí)例。

從內(nèi)存回收角度看，由于現(xiàn)在收集齊基本都采用分代收集算法，所以Java堆還可以細(xì)分為：新生代和老年代。從內(nèi)存分配角度看，線程共享的Java堆中額能劃分出多個(gè)線程私有的分配緩沖區(qū)（TLAB）。

Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間中，只要邏輯上連續(xù)即可。實(shí)現(xiàn)時(shí)可固定大小也可擴(kuò)展大小（-Xmx,-Xms）。如果隊(duì)中沒(méi)有內(nèi)存完成實(shí)例分配，且堆也無(wú)法再擴(kuò)展，會(huì)拋出OOM異常。

方法區(qū)

方法區(qū)與Java堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域。

用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類(lèi)信息、常量、靜態(tài)變量、即使編譯器編譯后的代碼數(shù)據(jù)，別名Non-Heap。

當(dāng)方法區(qū)無(wú)法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)，拋出OOM異常。

運(yùn)行時(shí)常量池

運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分。用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用。
當(dāng)常量池?zé)o法再請(qǐng)到內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出OOM異常。

直接內(nèi)存

直接內(nèi)存不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，不是Java虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域。但這部分內(nèi)存也被頻繁使用，也可能導(dǎo)致OOM。本機(jī)直接內(nèi)存的分配不會(huì)受到Java堆大小的限制，但還是會(huì)受到本機(jī)總內(nèi)存大小以及處理器尋址空間的限制。