JVM虚拟机运行时数据区域的理解

灰太狼 2022-06-07 07:51 229阅读 0赞

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用户，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而创建和销毁。

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1.程序计数器

程序计数器(program Counter Register)是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里（仅仅是概念模型，各种虚拟机可能会通过一些更加高效的方式去实现），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。

由于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的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都会执行一条线程中的指令。因此为了线程切换后能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，各个线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称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java虚拟机中没用规定任何outOfMemoryErroe情况的区域。

### 2.Java栈 ###

与程序计数器一样，java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内存模型。每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，每个栈帧对应一个被调用的方法，在栈帧中包括局部变量表(Local Variables)、操作数栈(Operand Stack），动态链接，方法出口等信息。当线程执行一个方法时，就会随之创建一个对应的栈帧，并将建立的栈帧压栈。当方法执行完毕之后，便会将栈帧出栈。因此可知，线程当前执行的方法所对应的栈帧必定位于Java栈的顶部。讲到这里，大家就应该会明白为什么 在 使用 递归方法的时候容易导致栈内存溢出的现象了以及为什么栈区的空间不用程序员去管理了（当然在Java中，程序员基本不用关系到内存分配和释放的事情，因为Java有自己的垃圾回收机制），这部分空间的分配和释放都是由系统自动实施的。

局部变量表，顾名思义，想必不用解释大家应该明白它的作用了吧。就是用来存储方法中的局部变量（包括在方法中声明的非静态变量以及函数形参）。对于基本数据类型的变量，则直接存储它的值，对于引用类型的变量，则存的是指向对象的引用。局部变量表的大小在编译器就可以确定其大小了，因此在程序执行期间局部变量表的大小是不会改变的。

在java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：如果县城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而扩展时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Java栈的作用和原理非常相似。区别只不过是Java栈是为执行Java方法服务的，而本地方法栈则

是为执行本地方法（Native Method）服务的。在JVM规范中，并没有对本地方发展的具体实现方法以及数据结构作

强制规定，虚拟机可以自由实现它。在HotSopt虚拟机中直接就把本地方法栈和Java栈合二为一。

### 4.Java堆 ###

java堆是Java虚拟机所管理内存中最大的一块。java堆是所有线程所共享的一块内存区域。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"从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本都采用分带收集算法，所以java堆中还可以细分为：新生代和老年代；

# 5.方法区 #

方法区与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。也有人把方法区的人称为永久代，但是实际上两者并不等价。仅仅是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区。

# 6.运行时常量池 #

运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本，字段，方法，接口等信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内存将在类加载后进入方法去的运行时常量池中存放。

# 7.直接内存 #