Java虚拟机内存

 前言:

    Java虚拟机在执行java程序的过程中会把它管理的内存划分为若干个不同的数据区域,这些数据区域都有各自的用途,创建以及销毁时间。

图例:

  Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时的数据区域。

  

1.程序计数器

  是一块较小的内存空间,可以看作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,字节码解释器工作是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完成。

  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是一个内核)都只会执行一条线程中的指令。为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都需要一个独立的程序计数器,各线程之间计数器互不影响,独立存储,我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。

  如果线程正在执行的是一个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

  如果正在执行的是一个Native方法,这个计数器值则为空(Undefined)。

  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。

2.Java虚拟机栈

    这也是线程私有的,其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到执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈入栈到出栈的过程。

   经常有人把Java内存分为堆内存和栈内存,所指的“栈”就是现在讲的虚拟机栈,或者说是虚拟机栈中局部变量表部分。

 

  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大小。

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;

  如果虚拟机栈可以动态扩展(当前大多数虚拟机可动态扩展,只不过java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈),如果扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常。

3.本地方法栈

与虚拟机栈发挥的作用相似,区别在于虚拟机栈为虚拟机执行java方法(也就是字节码)服务,本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。

4. Java堆

  Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是所有线程共享的一块内存区域,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。几乎所有的对象实例都在这里分配。

  Java堆是垃圾收集器管理的主要区域(故也被称为GC堆)。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。

  如果在堆中没有完成实例分配,并且堆也无法扩展时,将会抛出OutOfmemoryError异常。

5.方法区

  是各个线程共享的内存区域,用于存储已经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。这区域的内存回收目标主要是针常量池的回收和对类型的卸载。

6.运行时常量池

  属于方法区的一部分,Class文件除了有类的版本,字段,方法,接口等描述信息以外,还有一项就是常量池。用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内存在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。运行时常量池相对于Class文件常量池的一个重要特性就是具备动态性。Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生,也就是并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区的运行时常量池,运行期间也可以将常量放入池中。当常量池无法再申请到内存时将会抛出OutOfmemoryError异常。

7.直接内存

  不是虚拟机运行时数据区的一部分,但是这部分内存被频繁使用,也有可能抛出OutOfmemoryError异常。

  

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