Java运行时数据区域

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本文内容主要来自深入理解Java虚拟机一书,该文章仅为个人的学习总结,若有不对的地方欢迎大家批评指正。

运行时数据区域

如下图所示,Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把他所管理的内存分为若干个不同的数据区域。

jJava虚拟机运行时数据区

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间,可以把它当作是当前线程所执行字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型中,字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

由于Java虚拟机的多线程时通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的,在任何一个确定的时刻,一个处理器只会执行一条线程中的指令。因此,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,各条线程之间的计数器互不影响,独立存储。这类内存区域也称为“线程私有”的内存。

该区域也是唯一一个在Java虚拟机种没有规定任何OutOfMemoryError。

Java虚拟机栈

该区域也是线程私有的,他的生命周期与线程的相同。

虚拟机栈描述的时Java方法执行的内存模型:每个方法在执行时都会创建一个栈帧,该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。每一个方法在调用直至执行完成的过程中,就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈到出栈的过程。

平常所指的Java栈只得就是虚拟机栈中局部变量表部分。局部变量表中存放了编译器可知的8种基本数据类型,对象的引用和returnAddress类型(指向一条字节码指令的地址)。局部变量表所需要的内存空间在编译时就已经完成了分配,当进入一个方法的时候,这个方法在栈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。

存在两种异常状况 StackOverflowError 与 OutOfMemoryError。 StackOverflowError : 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度将抛出。 OutOfMemoryError : 如果虚拟机可以动态扩展,在扩展时无法申请到足够的内存将抛出。

本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈发挥的作用是非常相似的,区别为本地方法栈为虚拟机使用到的Native 服务,而Java虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务的。

存在两种异常状况 StackOverflowError 与 OutOfMemoryError。

Java堆

Java堆是被所有线程共享的一块内存区域,是Java虚拟机所管理内存最大的一块。在线程启动的时候创建。此内存区域唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此也常常被称为“GC堆”。

存在 OutOfMemoryError 异常,在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法在扩展时将抛出。

方法区

方法区也是被所有线程共享的一块内存区域,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。 存在 OutOfMemoryError 异常,在方法区无法满足内存分配需求时将抛出。

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分,用于存放编译时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中存放。

存在 OutOfMemoryError 异常,在常量池无法再申请到内存时将抛出。