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《深入理解Java虚拟机》读书笔记之——运行时数据区域

《深入理解Java虚拟机》读书笔记之——运行时数据区域

作者: 湾湾_a434 | 来源:发表于2017-11-26 20:59 被阅读0次
Java虚拟机运行时数据区

1.1 程序计数器

作用:
它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器;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,各条线程之间计数器互不影响,独立存储(线程私有)。
如果线程正在执行的是一个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;如果线程正在执行的是Native方法,计数器值为空。

异常状况:
此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

1.2 Java虚拟机栈

作用:
Java虚拟机栈的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是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(一个方法一个栈帧)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栈中入栈到出栈的过程。
一个线程中的方法可能还会调用其他方法,这样就会构成方法调用链,而且这个链可能会很长,而且每个线程都有方法处于执行状态。对于执行引擎来说,只有活动线程栈顶的栈帧才是有效的,称为当前栈帧(Current Stack Frame),这个栈帧关联的方法称为当前方法(Current Method)。

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局部变量表:存放编译器可知的各种基本数据类型、对象引用和returnAddress类型。其中64位长度的long和double类型的数据占用2个局部变量空间,其余的数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在帧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。

异常状况:
StackOverflowError异常:线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度。
OutOfMemoryError异常:虚拟机栈扩展时无法申请到足够的内存。

1.3 本地方法栈

作用:
本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用非常相似,它们之间的区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(字节码)服务,而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

异常状况:
StackOverflowError异常:线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度。
OutOfMemoryError异常:虚拟机栈扩展时无法申请到足够的内存。

1.4 Java堆(GC堆)

作用:
Java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块,在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例和数组。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此也被称为“GC堆”。
从内存回收的角度看,由于现在收集器基本都采用分代收集算法,所以Java堆被分为:新生代和老年代;再细致一点:Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。值得注意的是,从JKD1.7开始,永久代Perm逐渐被移除,最新的JDK1.8中已经使用元空间(MetaSpace)代替永久代。
从内存分配的角度看,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。

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异常状况:
OutOfMemoryError异常:在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法扩展。

1.5 方法区

作用:
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。
这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。

异常状况:
OutOfMemoryError异常:方法区无法满足内存分配需求

1.6 运行时常量池

常量池(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量、符号引用,文字字符串、final变量值、类名和方法名常量,这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。它们以数组形式访问,是调用方法、与类联系及类的对象化的桥梁。

运行时常量池除了存放编译期产生的Class文件的常量外,还可存放在程序运行期间生成的新常量,比较常见增加新常量方法有String类的internd()方法。String.intern()是一个Native方法,它的作用是:如果运行时常量池中已经包含一个等于此String对象内容的字符串,则返回常量池中该字符串的引用;如果没有,则在常量池中创建与此String内容相同的字符串,并返回常量池中创建的字符串的引用。不过JDK7的intern()方法的实现有所不同,当常量池中没有该字符串时,不再是在常量池中创建与此String内容相同的字符串,而改为在常量池中记录堆中首次出现的该字符串的引用,并返回该引用。

但是,JDK1.7之前运行时常量池是方法区的一部分,JDK1.7及之后版本已经将运行时常量池从方法区中移了出来,在堆(Heap)中开辟了一块区域存放运行时常量池。

1.7 直接内存

直接内存(Direct memory)并不是JVM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。但这部分内存也被频繁使用,而且它也可能导致OutOfMemoryError异常出现。

本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制,但是,还是会受到本机总内存(包括RAM及SWAP区或者分页文件)的大小及处理器寻址空间的限制,从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。

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