Java 虚拟机(一)

Java 虚拟机

Java 运行时数据区

Java 虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。不同的区域都有各自的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机进程的启动而存在,有的则随着线程的启动和结束而建立和销毁。数据区分为5大区域:程序计数器,Java虚拟机栈,本地方法区,Java堆,方法区。

程序计数器

内存中较小的一块空间,可以当做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。简单点其实应该算是空着着当前线程的下一步操作。Java虚拟机的多线程其实是线程轮流分配执行时间的方式来实现的,意思就是一个处理器在任何一个确定的时间,只会执行一条线程的指令。想想如果线程没执行完,cpu的时间没了,另一个线程占去了cpu,那么下次cpu如何知道当前线程执行到哪里了呢?要解决这个问题,是不是的有个区域必须的保持独立性,不能被非当前线程干扰?所以把程序计数器设置成线程私有,这样就完美解决这个问题了。如果线程执行的是Java方法,计数器就是记录的正在执行的虚拟机字节码指令地址。如果正在执行的是native方法,计数器的值就为空(undefined)。另外非常要注意的点就是程序计数器是唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError

Java 虚拟机栈

虚拟机栈也是线程私有的,它的生命周期与线程相同。都跟线程同生共死了,当然虚拟机栈也是线程私有的。虚拟机栈描叙的是java方法执行的内存模型:每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧,栈帧主要用来存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口的信息。每一个方法从调用到完成,对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。经常说方法中的局部变量是线程安全的,从这里可以得到解释,局部变量定义在虚拟机栈中,那么它是属于线程私有的,就不会存在多线程中共享变量的情况,所以说局部变量在多线程环境下是线程安全的。栈的局部变量表存放了编译期(注意是编译,不是编辑)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类型。
局部变量表的最小单位为局部变量空间(slot)。其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间。局部变量表所需的内存空间在编译期间就完成分配,进入一个方法需要在栈中分配多大的局部变量空间是完全确定的,运行期间不会改变局部变量表的大小。
Java虚拟机规范中,如果这个区域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;如果虚拟机栈可以动态扩展,在扩展期间无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用比较类型,区别是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。很多Java的源代码中就有这种native方法。此区域也会抛出StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError。

Java 堆

Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。Java堆得唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。Java堆是垃圾收集器管理的重要区域,因此也被称为GC堆(Garbage Collected Heap)堆中还细分为新生代和老年代。Java堆可以处于物理不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的就可以。如果堆中内存完成实例分配,并且堆也无法扩展的时候,将会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区

方法区与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于内存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。该区域除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外,还可以选择不实现垃圾收集。按照这一块的存在目的,主要是存储加载的类型信息,常量等信息。这块的回收主要是类型的写在和常量池的回收,回收的效益并不一定会很理想。当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError异常。

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