JVM内存结构——运行时数据区

Posted 2020-07-30

在Java虚拟机规范中将Java运行时数据划分为6种，分别为：

• PC寄存器（程序计数器）
• Java栈
• 堆
• 方法区
• 运行时常量池
• 本地方法栈

一、PC寄存器（程序计数器）

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　　PC寄存器（Program Counter Register）严格来说是一个数据结构，它用于保存当前正常执行的程序的内存地址。

　　线程私有。

　　每个线程启动的时候，都会创建一个PC（Program Counter，程序计数器）寄存器。PC寄存器里保存有当前正在执行的JVM指令的地址。

　　每个线程都需要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，这个计数器记录的时正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的时Native方法，这个计数器值则为空。

　　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。

二、Java虚拟机栈

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　　与程序计数器一样，Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。
　　在这个Java栈中又会含有多个栈帧，这些栈帧是与每个方法关联起来的，每运行一个方法就创建一个栈帧，每个栈帧会含有一个内部变量、操作栈和方法返回值等信息。

　　由于Java栈是与Java线程对应起来的，这个数据不是线程共享的，所以我们不用关心它的数据一致性问题，也不会存在同步锁的问题。

三、堆

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　　堆是存储Java对象的地方，它是JVM管理Java对象的核心存储区域，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内存。
　　堆是被所有Java线程所共享的，所以对它的访问需要注意同步问题，方法和对应的属性都需要保证一致性。

　　Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。因此也叫“GC堆”。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。

　　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，就像磁盘空间一样。

四、方法区

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　　JVM方法区是用于存储类结构信息的地方。

　　方法区这个存储区域也属于后面介绍的Java堆中的一部分，也就是我们通常所说的Java堆中的永久区。这个区域可以被所有的线程共享，并且它的大小可以通过参数来设置。

　　方法区这个区域有点特殊，由于它不像其他Java堆一样会频繁地被GC回收器回收，它存储的信息相对比较稳定，但是它仍然占用了Java堆的空间，所以仍然会被JVM的GC回收器来管理。

五、运行时常量池

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　　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、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

六、本地方法栈

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　　本地方法栈是为JVM运行Native方法准备的空间，它和前面介绍的Java栈的作用是类似的，由于很多Native方法都是用C语言实现的，所以它通常又叫C栈，除了在我们的代码中包含的常规的Native方法会使用这个存储空间，在JVM利用JIT技术时会将一些Java方法重新编译为Native Code代码，这些编译后的本地代码通常也是利用这个栈来跟踪方法的执行状态的。