01-Jvm 内存区域复习笔记

Posted 2020-09-21 gavanwanggw

Java内存区域

    

    1.程序计数器(Program Counter Register)

        在虚拟机中一块较小的内存空间。它的作用能够看做是当前线程所运行的字节码的行号指示器。 在虚拟机的概念模型里（仅是概念模型，各种虚拟机可能会通过一些更高效的方式去实现），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须要运行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都须要依赖这个计数器来完毕。

        因为Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器运行时间的方式来实现的。在不论什么一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）仅仅会运行一条线程中的指令。

因此，为了线程切换后能恢复到正确的运行位置。每条线程都须要有个独立的程序计数器，各条线程之间的计数器互不影响，独立存储。我们称这类内存区域为"线程私有"的内存

    假设线程正在运行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在运行虚拟机字节码指令的地址；假设正在运行的Native方法，这个计算器值则为空（Undefined）,此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定不论什么OutOfMemoryError情况的区域。

    2.Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)    

        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同样。虚拟机栈描写叙述的是Java方法运行的内存模型：每一个方法被运行的时候都会同一时候创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至运行完毕的过程，就相应着一个栈帧在虚拟机栈中充入栈到出栈的过程。

        寻常大家说堆(Heap)栈(Stack)。这样的划分比較粗糙。所说的“栈”指的就是虚拟机栈。或者说是虚拟机栈中的局部变量表部分。局部变量表存放了编译期可知的各种基本类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(Reference类型。它不等同于对象本身，依据不同的虚拟机实现，它可能是一个运行对象起始地址的引用指针，也可能是运行一个代表对象的句柄或其它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）。

    64位长度的Long和Double类型的数据会占用2个局部变量空间（Slot）。其它的数据类型仅仅占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完毕分配，也就是一个方法的局部变量空间是完毕确定的。在方法执行期间不会改变局部变量表的大小。

    3.本地方法栈(Native Method Stacks)

        和虚拟机栈发挥的作用是很相似的，其差别只是是虚拟机栈为虚拟机仅仅想你个Java方法（也就是字节码）服务。而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Nativce方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定。因此详细的虚拟机能够自由实现它。甚至有的虚拟机（譬如Sun HotSpot虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样，本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

    4.Java堆

        对大多数应用来说，Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存最大的一块。

Java堆是被全部线程共享的一块内存区域。在虚拟机启动时创建。词内存区域的唯一目的就是存放对象实例。差点儿全部的对象实例都在这里分配内存。

这一点在Java虚拟机规划中的描写叙述是：全部的对象实例以及数组都要在堆上分配,可是随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术的逐渐成熟。栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生。全部的对象都分配在对上也渐渐变得不是那么“绝对了”。

    同一时候Java堆还是垃圾收集器管理的主要区域。因此非常多时候也被称作"GC 堆"(Garbage Collected Heap)。假设从内存回收的角度看，因为如今的收集器基本都是採用的分代收集算法，所以Java堆中还能够细分为：新生代和老年代

    5.方法区

        方法区（Method Area）和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载入的类信息、常量、静态变量、即时编译器后的代码等数据。

尽管Java虚拟机规范把方法区描写叙述为堆的一个逻辑部分。可是它却有一个别名叫做Non-Heap（非堆）。目的应该是与Java堆区分开来。

    6.执行时常量池（Runtime Constant Pool）

        执行时常量池是方法区是一部分。Class文件里除了有类的版本号、字段、方法、接口等描写叙述信息外，另一项信息是常量池。用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分内存将在类载入后存放到方法区的执行时常量池中。

        相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性。Java语言并不要求常量一定仅仅能在编译期产生，也就是并不是预置入Class文件里常量池的内存才干进入方法区执行时常量池。执行期间也可能将新的常量放入池中，这样的特性被开发者利用得比較多的便是String类的intern方法。

        既然执行时常量池是方法区的一部分，自然会收到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemryError异常。

    

    7.直接内存（Direct Memory）

        直接内存并非虚拟机执行时数据区的一部分。也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域，可是这部分内存也被频繁地使用，并且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。

        在JDK1.4中新增加了NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它能够使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。

这样能在一些场景中显著提高性能，由于避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

        显然。本机直接的内存分配不会收到Java堆大小的限制。可是。既然是内存。则肯定还是会受到本机总内存（包含RAM以及SWAP区或者分页文件）的大小及处理器寻址空间的限制。server管理员配置虚拟机參数时，通常会依据实际内存设置-Xmx等參数信息。但常常会忽略掉直接内存，使得各个内存区域的总和大于物理内存限制（包物理上的和操作系统级的限制）。从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。