JVM内存结构

Posted 2020-11-03 liujunj

认识JVM基本结构

线程私有：

　　1、程序计数器：

　　程序计数器是一个较小的内存空间，它可以被看成当前线程所执行的字节码的行号指示器。程序计算器保证了线程切换后能恢复到正确的执行位置。 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Natvie方法，这个计数器值则为空（Undefined）。在这里，程序计数器是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定OutOfMemoryError情况的区域。

　　2、Java栈（全称是java虚拟机栈）：

　　虚拟机栈栈描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，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出栈的过程。

       局部变量表：在变量槽中保存方法的参数和变量（即各种基本数据类型、对象引用类型），每个变量槽 4 个字节占 32 位，可以是基本数据类型也可以是对象引用。局部变量表大小在编译时就已经确定，long 和 double 类型数据会占 2 个变量槽，其余的只占用 1 个

　　操作数栈：在执行指令的时候用于数据的存取，其大小也是在编译时就已经确定

　　动态链接：每个栈帧都有它在运行时常量池中所属方法的引用，在运行时会转换为直接引用

　　返回地址：当一个方法开始执行后，有两种方式可以退出这个方法：一是执行引擎遇到返回的字节码指令；另一种是在方法执行中出现了异常并且没有在此方法中处理，这种退出不会返回给上层调用者任何值。无论如何退出，都需要继续执行上层方法。在方法退出时可能的执行操作有：把返回值（如果有）压入上层方法的栈帧的操作数栈中，调整 PC 寄存器指向方法调用指令的后一条指令。

       在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

　　3、本地方法方法栈：

　　本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行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Native方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。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，本地方法栈区域也会抛StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

线程共享：

　　1、Java堆：

　　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。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。

　　Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做“GC堆”。如果从内存回收的角度看，由于现在收集器基本都是采用的分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为：新生代和老年代；再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。

　　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，就像我们的磁盘空间一样。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过-Xmx和-Xms控制）。

　　如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

　　2、方法区：

　　 方法区（Method Area）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。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但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。

　　方法区存放内容：

　　a.类的全限定名（类的全路径名）。

　　b.类的直接超类的权全限定名（如果这个类是Object，则它没有超类）。

　　c.类的类型（类或接口）。

　　d.类的访问修饰符，public，abstract，final等。

　　e.类的直接接口全限定名的有序列表。

　　f.常量池（字段，方法信息，静态变量，类型引用（class））等

　　运行时常量池是方法区一个非常重要的区域，简称 RCP。首先我们要知道在字节码文件中，除了有类的字段、方法等信息描述外，还有常量池信息。常量池用来保存常量（字符串常量和 final 常量）与符号引用，这部分内容在被类加载后，会储存到方法区中的 RCP 中，可以说 RCP 是类中的常量池在运行时的表示形式。另外运行时产生的常量也可以被放入常量池中，比如 String 的 intern() 方法，当常量池扩展时无法申请到内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。

     注意：jdk1,6常量池放在方法区，jdk1.7常量池放在堆内存，jdk1.8放在元空间里面，和堆相独立