JVM内存模型

原创
2017/11/14 14:33
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JVM内存模型

1、程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间,可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

JVM的概念模型里,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,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

JVM的多线程是通过线程切换并分配处理器执行时间的方式来实现的,在任何一个确定的时刻,一个处理器都知会执行一条线程中的指令。因此,线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程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,我们成这类内存区域为“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Native方法,这个计数器值则为空(Undefined)。此内存区域是唯一 一个在JVM中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

2、java虚拟机栈

与程序计数器一样,java虚拟机栈也是线程私有的,他的生命周期与线程相同。

虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型:每个方法在执行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中入栈和出栈的过程。

经常有人把java内存区分为堆内存(Heap)和栈内存(Stack),这种分法比较粗糙,Java内存区域的划分实际上远比这个复杂,只能说大多数程序猿最关注的、与对象内存分配关系最密切的内存区域是这两块,所指的“栈”就是现在说的虚拟机栈,或者说是虚拟机栈中的局部变量部分。

局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型(byte、char、short、int、float、double、long、boolean)、对象引用和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)。

其中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),其余数据类型只占用1个。

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;如果虚机机栈可以动态扩展,如果扩展式无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常。

3、本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用非常相似,他们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行java方法服务,而本地方法栈则为虚拟机使用Native方法服务。

另外,本地方法是由C和C++设计的。

4、java堆

对于大多数应用来说,Java堆是Java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。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。这一点在Java虚拟机规范中的描述是:所有的对象实例都要在堆上分配内存,但是随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟,栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变换,所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么“绝对”了。

java堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也被称作“GC堆”。

Java堆可以处于物理上不连续的内存内存空间中,只要逻辑上是连续的即可,就像我们的磁盘空间一样。

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。

5、方法区

方法区和堆一样,也是各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、编译器编译后的代码等数据。

 

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