深入理解 Java 虚拟机之学习笔记

Posted 2020-09-22 伊甸一点

初步介绍Java虚拟机运行时数据区——程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、运行时常量池、直接内存

本书结构：

• 从宏观的角度介绍了整个Java技术体系、Java和JVM的发展历程、模块化，以及JDK的编译
• 讲解了JVM的自动内存管理，包括虚拟机内存区域的划分原理以及各种内存溢出异常产生的原因
• 分析了虚拟机的执行子系统，包括类文件结构、虚拟机类加载机制、虚拟机字节码执行引擎
• 讲解了程序的编译与代码的优化，阐述了泛型、自动装箱拆箱、条件编译等语法糖的原理
• 讲解了虚拟机的热点探测方法、HotSpot的即时编译器、编译触发条件，以及如何从虚拟机外部观察和分析JIT编译的数据和结果
• 探讨了Java实现高效并发的原理，包括JVM内存模型的结构和操作，原子性、可见性和有序性在Java内存模型中的体现，先行发生原则的规则和使用，线程在Java语言中的实现原理，虚拟机实现高效并发所做的一些列锁优化措施。

Java虚拟机运行时数据区如下图所示：

 

第一个是程序计数器：标识机器码行号，进行跳转等操作，只需要修改程序计数器就可以实现。

第二个是虚拟机栈：保存局部变量表，如果访问超过栈的深度，并且不支持动态扩展，因此报出StackOverFlowError，当前大多数虚拟机均支持虚拟机栈动态扩展，如果没有足够空间保存局部变量表则报出OutOfMemoryError.

第三个是本地方法栈：本地方法栈未规定语言、使用方式、数据结构，因此具体的虚拟机可以自由实现它。同样和虚拟机栈一样抛出StackOverFlowError和OutOfMemoryError

第四个是Java 堆：虚拟机启动时创建，唯一目的是存放对象实例。几乎所有的对象实例都在这里分配内存。Java堆是垃圾回收管理的主要区域。因此Java堆也称为“GC”堆（垃圾堆）。Java堆的细化，新生代和老年代。都是为了更好的回收内存，更快地分配内存。

第五个为方法区：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。别名 Non-Heap（非堆） 

第六个为运行时常量池：

 

第七个是直接内存

 

 

下一节为演示不同数据区域的OutOfMemoryError以及StackOverflowError异常调试程序。