浅谈Java虚拟机（二）

淡淡的烟草味﹌ 2022-05-24 12:08 188阅读 0赞

在上一篇文章[《浅谈Java虚拟机》][Java]中，我们从操作系统方面解释了一下JVM，那么这一篇文章，我们就浅谈一下JVM的**内存区域**，如有表述不当的地方，还请斧正。

JVM在运行时的数据区域组成：

**1、程序计数器（Program Counter Register）**

**2、Java虚拟机栈（Java Vitual Machine Stack）**

**3、本地方法栈（Native Method Stack）**

**4、Java堆（Java Heap）**

**5、方法区（Method Area）**

**6、运行时常量池（Runtime Constant Pool）**

**![1240][]**

一、程序计数器

1、概述： 该区域分配了一块较小的内存空间，它可以看做是当前线程所执行的字节码的信号指示器

2、作用： 通过改变计数器的值来指定下一条需要执行的字节码指令，来恢复中断前程序运行的位置

3、特点：

（1）线程私有化：每个线程都有个独立的程序计数器，来恢复线程前执行的位置

（2）无内存溢出

二、Java虚拟机栈

1、概述：Java方法执行的内存模型，每个方法从调用直至执行的过程，对应着一个**栈帧**在虚拟机栈中入栈到出栈的过程

2、作用：每个方法被执行的时候，都会创建一个**栈帧**来存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息

3、特点：

（1）线程私有化

（2）生命周期与线程执行结束相同

4、局部变量表

（1）存放了编译期间可知的各种基本数据类型（8种）、对象引用、returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）

（2）占用空间：64位长度的long和double类型占用2个局部变量空间（Slot），其余数据类型只占用1个

（3）分配时机：在编译期间完全分配，当进入一个方法时，占整个方法所需要在帧中分配多大的局部空间空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小

5、异常

<table style="height:118px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>异常类型</td> 
   <td>发生条件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>StackOverflowError</td> 
   <td>线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时抛出该异常</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>OutOfMemoryError</td> 
   <td>无法申请到足够的内存时抛出该异常</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

三、本地方法栈

1、概述：与虚拟机栈类似，不过是为虚拟机使用到的Native方法服务的内存区域

2、与虚拟机栈的区别：

（1）虚拟机栈：为虚拟机执行Java方法（字节码）服务

（2）本地方法栈：为虚拟机使用到的Native方法服务

3、异常：与虚拟机栈一样

四、Java堆

1、创建时间：JVM启动时创建该区域

2、占用空间：该区域是JVM所管理的内存中最大的一块区域

3、作用：用于存放了对象实例以及数组（所有new的对象）

4、特点：

（1）垃圾收集器（GC）作用于该区域，回收不使用的对象的内存空间

（2）各个线程共享（读和写）的内存区域

（3）该区域的大小可通过-Xms（最小值）和-Xmx（最大值）参数设置，通常这两个值是设成一样的（为避免在运行时频繁调整堆的大小）

五、方法区

1、概述：JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它的别名叫做Non-Heap（非堆），目的是与Java堆区分开

2、占用空间：默认最小值为16M，默认最大为64M

3、作用 ：用于存储JVM加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域

4、特点：

（1）各个线程共享（读和写）的内存区域

（2）该区域的大小限制可以通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize参数

5、异常：

<table style="height:118px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>异常类型</td> 
   <td>发生条件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>OutOfMemoryError</td> 
   <td>当方法区无法满足内存分配需求时，抛出该异常</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

六、运行时常量池

1、概述：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，还有一项信息就是常量池

2、作用：用于存放编译期生成的各种 字面量和 符号引用

3、动态性：

（1）Java并不要求常量池一定只有编译期才能产生，也就是并非预置入class文件中常量池的内容后才能进入方法区的运行时常量池，运行期间也可以将新的常量放入池中

（2）此特性用的比较广泛的地方就是String类的intern()方法

4、异常：

<table style="height:118px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>异常类型</td> 
   <td>发生条件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>OutOfMemoryError</td> 
   <td>因为它是方法区的一部分，所以是受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时，抛出该异常</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

七、直接内存

1、概述：

（1）直接内存不属于虚拟机运行时数据区的一部分，也不是JVM规范中定义的内存区域

（2）这部分内存也会被频繁使用，而且也有可能导致OutOfMemoryError出现

2、作用：

（1）在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，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作

（2）提高性能，因为避免了再Java堆和Native堆中来回复制数据

3、异常

<table style="height:118px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>异常类型</td> 
   <td>发生条件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>OutOfMemoryError</td> 
   <td>受到物理内存限制，动态扩展时无法申请到内存时，抛出该异常</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[Java]: https://blog.csdn.net/wuxianzhenjia/article/details/79799608
[1240]: /images/20220524/95a060322de8442f9f8c68b6e4aab456.png