一:运行时数据区域
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。而这些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,有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。JVM所管理的内存包括以下几个运行时数据区域,如图示:
1.1 程序计数器(Program Counter Register)
程序计数器是一块较小的内存空间,他可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。其是非线程共享的。
如果线程正在执行的是一个Java方法,这个计数器记录的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,这个计数器值则为空(Undefined)。此内存区域是唯一一个在JVM规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
1.2 Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)
Java虚拟机栈也是线程私有的即非线程共享的。注意:它的生命周期与线程相同。
VM Stack描述的是Java方法执行的内存模型,即:
每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)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成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈道出栈的过程。
局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(reference类型,它不等同于对象本身,可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或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)。
在JVM规范中,对这个区域规定了两种异常状况:
1) 如果线程请求的栈深度大于虚拟所允许的深度,将抛出StaOverflowError异常;
2) 如果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。
1.3 本地方法栈(Native Method Stack)
本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的,同样其也是非线程共享的。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。
与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError 和 OutOfMemoryError异常。
1.4 Java 堆(Java Heap)
Java 堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。
Java Heap 是被所有线程共享的一块内存区域,即该区域是线程共享的。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内存。在JVM规范中是这样说的:所有的对象实例以及数组都要在堆上分配,但现在不那么绝对。注意。
Java Heap 是垃圾收集器管理的主要区域。而从内存回收的角度看,由于现在收集器基本都采用分代收集算法,所以Java堆中还可以细分为:新生代和老年代;在细致一点的有Eden空间,From Survivor空间、To Survivor空间等。从内存分配的角度来看,线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer ,TLAB)。
不过无论如何划分,都与存放内容无关,无论是哪个区域,存储的都仍然是对象实例。进一步划分的目的是为了更好地回收内存,或者更快地分配内存。
注意:如果在堆中没有完成实例分配,并且堆也无法在扩展时,将会抛出OutOfMemoryError异常。
1.5 方法区(Method Area)
方法区与Java 堆一样,是各个线程共享的内存区域。它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
注意:当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError异常。
总结:
概括的说,JVM初始运行的时候都会分配好方法区(Method Area) 和 堆(Heap),而JVM每遇到一个线程,就为其分配一个程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈,当线程终止时,
三者(即程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈)所占用的内存空间也会被释放掉。这也是为什么把内存区域分为线程共享和非线程共享的原因,非线程共享的那三个区域的生命周期与所
属线程相同,而线程共享的区域与JAVA程序运行的生命周期相同,所以这也是系统垃圾回收的场所只发生在线程共享的区域(实际上大部分只发生在Heap上)的原因。
1.6 运行时常量池(Runtime Constant Pool)
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、接口等描述等信息外,还有一项信息是常量池
(Constant Pool Table),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存放到方法区的运行时常量池中存放。
1.7 直接内存(Direct Memory)
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是JVM规范中定义的内存区域。但是这部分内存也可能导致OutOfMemoryError异常。
关于对象的访问:
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