Java内存区域

清疚 2022-06-10 02:45 181阅读 0赞

**注：初学Java虚拟机，参考书籍《深入理解Java虚拟机》**

最近，在学习spring框架，看书看的是云里雾里的，感觉看不下去了…..于是，就决定和其它东西换着来看，所以，就有了下面这篇博客..^-^  
　　今天看了《深入理解Java虚拟机》的Java内存区域，决定写篇博客总结下，这块基本全是文字概念，难免有些枯燥，就权当给自己做做笔记，方便记忆…  
　　开始我们就先来看看Java的内存区域划分吧.

## 运行时数据区域 ##

**Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存区域划分为若干个不同的数据区域.**  
　　下来，我们仔细聊聊Java虚拟机所管理的内存包括哪些运行时数据区域吧..  
　　  
贴一张***Java虚拟机运行时数据区***的图片如下：  
　　![这里写图片描述][SouthEast]  
　　  
　　在网上又找到了一张更清晰，更好理解的图呦.  
　　  
　　![这里写图片描述][SouthEast 1]

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下面，针对上图的各个数据区做下详细介绍

### 程序计数器 ###

**程序计数器**(Program Counter Register)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。  
　  
　**字节码解释器**就是通过改变程序计数器的值来选择下一条需要执行的字节码指令，分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复等功能也都依赖程序计数器来完成  
　  
　在这里解释下字节码解释器吧，Java源程序经过编译器编译后变成字节码，字节码由虚拟机解释执行，虚拟机将每一条要执行的字节码送给解释器，**解释器的作用就是将虚拟机发送所来的字节码翻译成特定机器上的机器码，使其可以在特定机器上面运行.**

Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现。所以一个处理器在任一时刻都只会执行一条线程中的指令，所以，为了保证线程切换后能够恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，它们之间互不影响，称这类内存区域为“**线程私有**”的内存  
　  
　此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有**OutOfMemoryError(OOM 内存溢出)**情况的区域。

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### Java虚拟机栈 ###

Java虚拟机栈也是线程私有的，它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，每个方法在被执行的时候都会同时创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。  
　  
　人们通常所指的“栈”内存就是虚拟机栈，也可以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数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型），它不等同于对象本身，根据不同的虚拟机实现，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄，又或者是其他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）

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），其余的数据类型只占用1个。

在这里需要注意的是：  
　　**局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。**

在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：  
　 1.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；  
　 2.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。

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### 本地方法栈 ###

本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈作用是非常相似。  
　 他和虚拟机栈的区别可以描述如下：  
　　　**虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（即字节码）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（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出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

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### 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。**  
　对于大多数应用来说，Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。  
　说到Java堆，它的唯一目的就是**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”（Garbage Collected Heap）。  
　  
　根据Java虚拟机规范的规定，**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。  
　　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。

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### 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。**  
　　注意一点：  
　　　　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），这样的目的应该是为了将它与Java堆区分开来。  
　　　　  
　　Java虚拟机规范对这个区域的限制非常宽松，**除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。**  
　　  
　　垃圾收集行为在方法区是比较少出现的，但并非数据进入了方法区就“永久”存在了。**这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。**  
　　一般来说这个区域的回收“成绩”比较难以令人满意，尤其是类型的卸载，条件相当苛刻，但是这部分区域的回收确实是有必要的。

根据Java虚拟机规范的规定，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

下面准备再介绍一下**运行时常量池**，它属于方法区。

#### 运行时常量池 ####

**运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。**  
　　Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是**常量池Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。**  
　　对于运行时常量池，Java虚拟机规范没有做任何细节的要求，不同的提供商实现的虚拟机可以按照自己的需要来实现这个内存区域。不过，一般来说，除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中。 **运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性**

既然运行时常量池是方法区的一部分，自然会受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OutOfMemoryError异常。

emmm…….  
这块的内容总结完了，全是文字概念,不过还是蛮重要的奥..毕竟是JVM的基础^^,加油吧。

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