JVM在执行java程序时会把它管理的内存划分为若干不同的数据区域。这些区域有的随着虚拟机进程的启动而一直存在,有的则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。
JVM虚拟机运行时数据区:
1.程序计数器
PC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。字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下条需要执行的字节码指令,它是程序控制流的指示器,分支,循环,跳转,异常处理,线程恢复都依赖它来完成。
JVM的多线程是通过线程轮流切换,分配处理器执行时间的方式实现的。为了线程切换后能够回到正确的执行位置,每一个线程都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,我们称这类内存为”线程私有”的内存。
2.JVM栈
JVM stack也是线程私有的,生命周期与线程同步。其描述的是java方法执行时线程内存模型:每个方法被执行时,JVM同步创建stackframe用于存储局部变量表,操作数栈,动态连接,方法出口等信息。方法执行的过程对应着stack在VM中从入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译器可知的各种JVM基本数据类型,对象引用和返回地址(指向一条字节码指令的地址)。这些数据类型在局部变量表中的存储空间以slot来表示。
两类异常:
- 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度:StackOverflowError
- 如果JVM stack容量可以动态扩展,当栈无法申请到足够的内存时:OutofMemoryError
3.本地方法栈
Native Method Stack和JVM Stack发挥的作用十分类似,区别是JVM stack为虚拟机Java方法(也就是字节码)服务,本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。
4.java堆
对于java应用程序来说,Java heap是虚拟机所管理内存中最大的一块,是被所有内存共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。存放的是java对象实例,数组。
Java堆是GC管理的内存区域。从内存回收的角度看,大部分是基于分代收集理论设计的,所以java堆中经常出现”新生代”,”老年代”,”永久代”,”Eden空间”,”From survivor空间”,”to survivor空间”等名词。
如果从内存分配的角度看,所有的线程共享的java堆中可以划分出很多线程私有的分配缓冲区(Thread local Allocation Buffer,TLAB),以提升对象分配时的效率。
java堆既可以实现成固定大小,也可以是可扩展的,不过当前主流的java虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过参数-Xmx和-Xms设定)。如果java堆中没有内存完成实例分配,并且也无法拓展时,JVM会抛出OutOfMemoryError。
5.方法区
method area也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型信息,常量,静态变量,即时编译器编译后的代码缓存等数据。相对而言,垃圾收集行为在这个区域比较少出现,这区域的内存回收目标主要是针对常量池的会后和类型的卸载。
6.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,接口等描述信息外,还有一项信息是常量池表(Constant Pool Table),用于存放编译时期生成的各种字面量与符号引用,这个部分的内容在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
运行时常量池相对于class文件常量池的另外一个重要特性是具备动态性,java语言不要求常量一定只有编译期才能产生,这种特性被开发人员利用的比较多的是String类的intern()方法。