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JVM--运行时数据区域

Java虚拟机在执行java程序的过程会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途,以及创建和销毁的时间。包括以下几个运行时数据区域:程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区。如图:Java虚拟机运行时数据区

程序计数器

它是一块较小的内存空间,可看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。每条线程都有独立的程序计数器,之间相互不影响。如果执行java方法,计数器记录的是字节码指令的地址;如果执行的是native方法,计数器值为空。它是唯一一个java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

Java虚拟机栈

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(Stack Frame: 是方法运行时的基础数据结构)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。
局部变量表存放了编译期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(指向了一条字节码指令的地址)。
在Java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常情况:如果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;虚拟机栈可以动态扩展,如果扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

与虚拟机栈的作用类似,区别是虚拟机栈为Java方法服务,而本地方法栈为Native方法服务。与虚拟机栈一样,也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

Java堆

Java堆是线程共享的一块内存区域,主要是用来存放对象实例的,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。它是垃圾收集器管理的主要区域,因此很对时候也别称作“GC堆”(Garbage Collected Heap)。从内存回收角度来看,由于现在收集器基本采用分代收集算法,所以Java堆可以分为:新生代和老年代,再细致一点可以分为:Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。从内存分配角度来看,java堆可能会划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)。
Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上连续即可,当然也可扩展(通过 -Xmx和-Xms参数控制)。如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也在无法扩展时,将抛出OutOfMemoryError异常。

方法区

是堆的一个逻辑部分,大多数时候被称作永久代,同样是线程共享的,用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译期编译后的代码等数据。但在jdk1.7以后,已经把放在永久代的字符串常量池移到堆上了。相对而言,垃圾收集在这个区域是比较少出现的,但并非里面的数据就“永久”存在了,这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。一般来说,回收效果并不令人满意,尤其是堆类型的卸载,条件相当苛刻。
当方法区无法满足内存分配的需求时,将抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池

是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项是常量池,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池存放。运行期间也可将新的常量放入运行时常量池。

运行时常量池是把Class文件常量池加载进来,每个类有一个独立的。刚开始运行时常量池里的链接都是符号链接,跟在Class文件里一样;边运行边就会把用到的常量转换成直接链接,例如说要Class A调用Foo.bar()方法,A.class文件里就会有对该方法的Methodref常量,是个符号链接(只有名字没有实体),加载到运行时常量池也还是一样是符号链接,等真的要调用该方法的时候该常量就会被resolve为一个直接链接(直接指向要调用的方法的实体)。

当常量池无法再申请到内存是会抛出OutOfMemoryError异常。

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