Java虚拟机——运行时的数据区域

Posted 2020-12-10 Sitr-摸鱼

运行时数据区域

对于Java程序员而言，在虚拟机自动内存管理机制的帮助下，无须去为任何一个代码执行delete和free操作，不容易出现内存泄漏和内存溢出的问题。但是，也正是由于Java程序把控制内存的权力交给了Java虚拟机，一旦出现内存泄漏和溢出的问题，如果不了解虚拟机是如何工作的，那么将很难去找出错误修正问题。为此，我们有必要对虚拟机基本的内存控制有所了解。
在Java虚拟机运行时存在以下的数据区域：

程序计数器

程序计数器是当前线程所执行的字节码的行号指示器。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。由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间来实现的，一个处理器在每个时间段都执行一条线程中的指令。对于每条线程而言，都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，这类内存区域被称为“线程私有”的内存。

Java虚拟机栈

同程序计数器一样，Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈等信息。
局部变量表存放了各种编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型、对象引用（reference类型）和returnAd热水啥类型（指向了一条字节码指令的地址）。

本地方法栈

本地方法栈在作用上和虚拟机栈是十分类似的，而其区别主要是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。

Java堆

Java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。Java里所有的对象实例以及数组几乎都应当在堆上分配。然而由于即时编译技术的进步，尤其是逃逸分析技术的日渐强大，栈上分配、标量替换优化手段等已经使得Java对象实例也不一定都分配中Java堆上了。
Java堆是垃圾收集器管理的内存区域，因此它也被称为“GC堆”。
Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续的。Java堆既可以被实现成固定大小，也可以是可扩展的。如果在Java堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，虚拟机会抛出 OutOfMemoryError异常。

方法区

方法去与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型信息、常量、静态变量、即时编译器后的代码缓存等数据。

运行时常量池

运行时常量池实质上是方法区的一部分。Class文件中除了含有版本字段等描述信息外，还有一项信息是常量池表，用于存放编译期生产的各种字面量与符号引用，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。

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