翻译-JVM Run-Time Data Areas

小鱼儿 2021-06-22 15:38 316阅读 0赞

官方文档： https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se14/html/jvms-2.html\#jvms-2.5.3

### JVM 运行时数据区 ###

在程序的运行过程中，JVM定义了多种运行时数据区。其中一些数据区随着JVM启动而创建，随着JVM的退出而销毁（这部分就是线程共享的区域，如堆、方法区）。另外一区数据区是线程私有的，它随着线程的创建而创建，并当线程退出的时候而销毁（如虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器）。

##### 程序计数器（The pc Register） #####

JVM能支持许多线程同时执行，每个虚拟机线程都有它自己的程序计数器。不管在什么时候，每个虚拟机线程都在执行一个方法，叫做“current Method”（当前方法）。如果当前执行的方法不是native方法（本地方法），那么程序计数器记录的就是当前正在执行的指令地址。当线程执行的是native方法时，程序计数器记录的值为undefined。另外需要注意的是，PC Register所占用的空间需要足够得大，使得它能在任何平台都能记录返回地址或机器的指针。

##### Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks） #####

每个虚拟机线程都有一个私有的虚拟机栈，和线程一起创建。虚拟机栈中存储了栈帧，它类似常规语言中的栈的概念，例如C语言，它存储了方法中的局部变量和临时结果，并且在方法调用、方法返回中发挥作用。虚拟机栈除了push和pop栈帧两种操作，它无法操作数据，并且栈帧的空间是在堆中开辟的。虚拟机栈的内存空间不要求连续。  
虚拟机规范允许虚拟机栈的大小可以是固定的，也可以是自动伸缩的。如果是固定大小的话，虚拟机栈的大小应该可以独立设置。如果大小可以动态伸缩，那应该提供 maximum and minimum（最大和最小如-Xss128K，本地方法栈大小也是这个）的设置。

*  以下是虚拟机栈相关的异常条件：  
    1、如果一个线程中的计算需要的虚拟机栈大小超过了允许的栈大小，虚拟机将会抛出StackOverflowError。（栈溢出）  
    2、如果虚拟机栈大小可以动态伸缩，并且可用于拓展的内存不足（insufficient ）。或者当创建虚拟机栈的时候无法申请到足够的内存，此时虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。

##### 堆（Heap） #####

虚拟机中的堆是所有的虚拟机线程共享的。所有的类实例和数组都在运行时堆中申请内存。  
堆随着虚拟机的启动而创建，它会被一个自动存储管理系统进行内存管理，就是我们熟知的垃圾收集器GC（garbage collector），堆中的对象不会被显式地释放，对象的回收交由GC管理。JVM不会假定特定类型的自动存储管理系统，而是根据系统实现者的需要选择（即选择不同的GC方式）。堆的大小可以是固定的，也是可以根据虚拟机的需要自动伸缩（通过设置maximum and minimum heap，如-Xms256m -Xmx512m）。和虚拟机栈一样，虚拟机堆的内存也可以不连续。

\-和堆相关的异常：  
1、当计算需要开辟的对空间大于GC后所释放的空间时（就是堆空间不够用了），此时虚拟机抛出OutOfMemoryError。

##### 方法区（Method Area） #####

方法区也是所有线程共享的。方法区就是 编译好的代码的存储区，或类似于操作系统中的文本段（“text” segment）。方法区里面存储着每个已加载的类的结构，例如运行时常量池、字段、方法，以及方法里的代码和构造器，包括类或接口的初始化构造器和实例构造器。  
方法区随着虚拟机的启动而创建。虽然方法区在逻辑上是堆的一部分，但一般GC不会去回收和压缩它。  
虚拟机规范没有规定方法区存储的位置和管理编译后的代码的策略。同样，方法区可以固定大小，也可以动态伸缩（-XX:MaxPermSize=256m 默认初始大小在64位的hotspot一般是64M）。存储的内存空间可以不连续。

*  和方法区相关的异常：  
    当方法区中可用的内存无法满足内存申请请求时，虚拟机抛出OutOfMemoryError异常.

##### 运行时常量池（Run-Time Constant Pool） #####

运行时常量池是每个class文件在运行时的常量表的表示，它包含了多种常量，包括编译过程中已知的数字字符，以及运行时的方法和字段的引用。运行时常量池的功能类似于一门开发语言的标志表（symbol table），虽然这比标志表中的数据量更大。  
每个运行时常量池是在方法区中开辟的，一个类或接口的运行时常量池随着类或接口的创建而创建。（当类或接口加载的时候）

*  和方法区相关的异常：  
    当创建一个类或接口时，如果运行时常量池的构造器无法申请到足够的内存，虚拟机会抛出OutOfMemoryError异常。

##### 本地方法栈（Native Method Stacks） #####

本地方法栈一般使用的是常规的栈（和虚拟机栈的组成有区别，虚拟机栈是虚拟机设计的，由栈帧构成），（口语上可以成为C栈（C stacks））来支持本地方法的执行。本地方法栈通常被JVM的解释器指令使用，解释器采用的语言比如C。  
不能加载本地方法或者不依赖常规栈的JVM实现不需要提供本地方法栈。如果提供了，本地方法栈一般是在虚拟机线程创建的时候创建。  
本地方法栈的大小可以固定，也可以动态伸缩。

*  与本地方法栈相关的异常：  
    1、当运算需要的栈超出允许的栈大小，虚拟机抛出StackOverflowError异常。  
    2、当本地方法栈可以动态伸缩，并且尝试申请内存，当可申请的内存不足。或者当创建线程的时候无法初始化本地方法栈时，JVM抛出OutOfMemoryError异常。