JAVA虚拟机之运行时数据区域

运行时数据区域

运行时数据区域主要分为：堆，栈，方法区，程序计数器。实际上，我们所说的栈又分为：java虚拟机栈，本地方法栈。

1. 程序计数器

• 概念

  程序计数器就是当前线程执行字节码的行号指示器。（这里我们看java虚拟机的时候，不再考虑程序或者我们写的java代码，而是 字节码）。。

• 特征

  • 为了线程切换后能回到正确的位置，因此每一个线程都有一个程序计数器，这样子程序计数器各自互不影响，是线程私有内存。

  • 内存区域里唯一一个不会出现内存泄露和内存溢出问题的区域。

  • 当执行执行的是本地方法时，程序计数器指向空（undifined），否则，程序计数器正常指向。

2.java虚拟机栈

• 概念

  java虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型，存储的是栈帧。当一个方法被调用，表示栈帧入栈，当方法调用完毕返回时，表示栈帧出栈。那么栈帧是什么呢？

  • 什么是栈帧？

    栈帧可以理解为一个方法的运行空间，主要包括四部分：变量表，操作数栈，动态链接，返回地址（方法出口）

    如图所示：

  java虚拟机栈.png

    ​

    其中：

    ​ **frame**表示栈帧。随着方法的调用而入栈，调用结束或者返回异常而出栈。

    ​ **local variables**表示局部变量表，是一个具有物理地址连续的内存空间，最小单位是Slot。用来存放方法参数和方法内部定义的局部变量。虚拟机没有明确指明一个Slot的内存空间大小。但是boolean、byte、char、short、int、float、reference、returnAddress类型的数据都可以用32位空间或更小的内存来存放。这些类型占用一个Slot。Java中的long和double类型是64位，占用两个Slot。Slot的空间是可以复用的，当pc计数器的值已经超出了某个变量的作用域时，下一个变量不必使用新的Slot空间，可以去覆盖前面那个空间

    ​ **operand stack**操作数栈，当一个方法刚刚开始的时候，这个方法的操作数栈是空的，在方法的执行过程中，会有各种字节码指令往操作数栈中写入和提取内容，也就是入栈和出栈操作.

    ​ **动态链接**，一个方法A调用另一个方法B，或者一个类使用另一个类的成员变量时，总得知道被调用者的名字吧？在Class文件中的常量池中存有大量的符号引用，而被调用者有个这样的符号引用叫做BB，那么在运行期字节码获取到的是BB，然后直接将BB转为方法B来调用，这个在运行期将符号应用转化为直接引用成为动态链接。

    ​ **return value**，返回值。如果方法正常结束调用，则返回方法定义的返回值。如果是异常结束调用，则不会返回方法值给调用者。

• 特征

  • 当进入一个调用方法时，局部变量表在编译期间已完成分配，在运行期间不会变更大小了。

  • (StackOverflowError)：当当前线程申请的java虚拟机栈空间大于允许的java虚拟机栈大小时，会抛出StackOverflowError。一般而言，java虚拟机中，－Xss 设置栈的大小，栈的大小直接决定函数调用的可达深度

  • (OutOfMemoryError)：如果java虚拟机是允许可动态扩展的，当扩展时无法申请到足够内存，会抛出OutOfMemoryError异常。

3.本地方发栈

• 概念

  本地方发栈和java虚拟机栈功能十分相似，区别是java虚拟机栈是对java方法服务，而本地方发栈是对本地方法（native）方法服务。

• 特征

  也会抛出(StackOverflowError)和(OutOfMemoryError)

4.java堆

• 概念

  java虚拟机管理的最大的一块内存区域，是存放java对象的一块被所有线程共享的区域。

• 特征

  • 如果堆中没有足够内存用来储存对象，并且堆也无法再扩展时，则会发生(OutOfMemoryError)

  • 垃圾回收器主要管理的区域

  • 粗分为：新生代和老年代。细分为：Eden空间,From survivor空间，to survivor空间。

5.方法区

• 概念

  方法区和java堆一样，是线程共享的，主要存放：已被虚拟机加载的类信息，常量，静态常量，即时编译器编译后的代码等数据，比如class中一些类的版本，等信息。

• 特征

  • 可以实现垃圾收集，也可实现垃圾收集。如果实现垃圾收集主要针对常量池的回收和类型的卸载。

  • 方法区无法满足内存分配时，抛出(OutOfMemoryError)

  • 常量池是方法区的一部分，用于存放字面量和符号引用。在编译时，java类并不知道所引用的类的实际地址，因此只能使用符号引用来代替，这些都放在常量池中。具备动态性，就是说并不只有在编译器将字面量等信息放入到常量池，也可以在运行期间有新增的字面量数据也可以存储在常量池中。java运用的比较多的是String.intern()方法。常量池也是方法区的一部分，也会抛出(OutOfMemoryError)。