虚拟机读书笔记-Java内存区域

概述

展望Java技术的未来:

  • 模块化
  • 混合语言
  • 多核并行
  • 丰富语法
  • 64位虚拟机

Java内存区域

运行时数据区域

Java虚拟机在运行过程中会把它所管理的内存划分成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销毁的时间,有的区域随着虚拟机进程的启动而存在,有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

运行时数据区的划分

  • 方法区
  • 虚拟机栈
  • 本地方法栈
  • 程序计数器

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间,它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里,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待执行的字节码指令,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实现。

由于Java虚拟机的多线程是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(对于多核处理器来说,即为一个内核) 只会执行一条线程中的指令,因此,为了线程切换之后能够恢复到正确的执行位置,每条线程都需要一个线程计数器,各条线程之间的计数器互不影响,独立存储,称这类内存区域为 “线程私有” 内存。

  • 如果一个线程在执行的是一个Java方法,这个计数器记录的就是正在执行的虚拟机字节码指令的地址,如果正在执行的是Native方法,这个技术器值为空。
  • 此区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

Java虚拟机栈

  • Java虚拟机栈也是线程私有的。
  • 它的生命周期与线程相同。
  • 描述的是Java方法执行的内存模型。

每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧,用于存储局部变量表,操作栈,动态链接,方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程,对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

局部变量表里存储了编译初期可知的各种基本数据类型,(boolean、byte、short、char、int、long、float、double)、对象引用(对象引用它不等同于对象本身,根据不同的虚拟机实现,它可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置)和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)。

其中64为长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间,其余的数据类型只占用一个。局部变量表所需要的内存空间在编译期间分配完成,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

在Java虚拟机规范中对此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允许的深度,将抛出 StackOverFlowError 异常
  • 如果虚拟机栈可以动态扩展,当扩展无法申请到足够的内存时将会抛出 OutOfMemoryError异常
  • StackOverFlowError 异常 与 OutOfMemoryError异常 ???

本地方法栈

  • 本地方法栈与虚拟机栈的作用非常相似
  • 区别就是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务,本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务
  • 本地方法栈也会抛出 StackOverFlowError 异常与 OutOfMemoryError 异常。

Java堆

  • 被所有线程共享
  • 虚拟机启动时创建
  • 此内存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
  • 虚拟机规范中的描述:所有的对象实例及数组都要在堆上分配,但是现在随着技术的成熟,已经不是所有的都在堆上分配。

Java 堆是垃圾回收的主要区域。

  • Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可。既可以固定大小,也可以是可扩展的。当前主流虚拟机都是可扩展的

  • 如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,就会抛出 OutOfMemoryError 异常。


方法区

  • 各线程共享
  • 用来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
  • 不需要连续的内存
  • 可以选择固定大小或者可扩展
  • 这个区域的回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。
  • 当方法区无法满足内存分配需求时就会抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池

  • 是方法区的一部分。
  • class文件中包含常量池信息。用于存储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存放到方法区的运行时常量池中。
  • 运行时常量池相较于class文件常量池的另一个特性是具备动态性,并非预置在class文件常量池的内容才能进入方法区的运行时常量池。运行期间也可以将新的常量放入池中,如 String类的 intern() 方法。
  • 运行时常量池是方法区的一部分,也受到方法区内存的限制,当常量池无法再申请内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。
0%