Understanding the JVM - java 内存区

java内存区域

• 程序计数器
  程序计数器存放线程当前执行的字节码的地址，字节码解释器可以通过改变计数器的值来完成顺序执行、分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能。
  如果线程正在执行一个native方法，计数器的值为undefined。
• 虚拟机栈
  当线程调用一个java方法时，会创建对应的栈帧，用来存放该方法的相关数据。每个方法从调用到执行完成的过程，对应着一个栈帧从创建、入栈到出栈的过程
  • 局部变量表
    由若干个Slot组成，长度由编译期决定。
    单个Slot可以存储一个类型为boolean，byte，char，short，float，reference，returnAddress（方法的返回地址，即调用该方法的地址）的数据，两个Slot可以存储一个类型为long或double的数据。
    局部变量表用于方法间参数传递，以及方法执行过程中存储基础数据类型的值和对象的引用。
  • 操作数栈
    由若干个Entry组成，长度由编译期决定
    单个Entry即可以存储一个Java虚拟机中定义的任意数据类型的值，包括long和double类型，但是存储long和double类型的Entry深度为2，其他类型的深度为1
    在方法执行过程中，栈帧用于存储计算参数和计算结果；在方法调用时，操作数栈也用来准备调用方法的参数以及接收方法返回结果
• 本地方法栈
  本地方法栈的作用与虚拟机栈及其相似，只不过对应的栈帧存放的是native方法的信息。java虚拟机规范并没有对其做出强制规定，所以其实现由具体的虚拟机决定
• java堆
  java head是jvm所管理的内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存的区域的唯一目的就是用来存放对象实例，几乎所有的对象实例和数组都要在这里分配内存（JIT编译器、逃逸分析技术、栈上分配、标量替换技术会导致对象不需要在堆上分配内存）。
  java堆是垃圾回收器管理的主要区域。
  java堆的大小可以通过-Xms或-Xmx控制
• 方法区
  在一个jvm实例的内部，类型信息被存储在一个称为方法区的内存逻辑区中。类型信息是由类加载器在类加载时从类文件中提取出来的。类(静态)变量也存储在方法区中。
  因为方法区是被所有线程共享的，所以必须考虑数据的线程安全。假如两个线程都在试图找lava的类，在lava类还没有被加载的情况下，只应该有一个线程去加载，而另一个线程等待。
  方法区的大小不必是固定的，jvm可以根据应用的需要动态调整。
  jvm可以允许用户和程序指定方法区的初始大小，最小和最大尺寸。
  方法区同样存在垃圾收集，因为通过用户定义的类加载器可以动态扩展程序，一些类也会成为垃圾。
  jvm可以回收一个未被引用类所占的空间，以使方法区的空间最小。
  • 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、接口等描述信息外，还有一项就是常量池，用来存放编译期间生成的各种字面量和符号引用。这部分内容将在来加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
    运行时常量池相对于Class文件常量池的另一个重要特性就是动态性。Java语言并不要求常量一定只有编译期才能进入，也并非只有Class文件的常量才能进入，运行时也可能将新的常量放入池中。这种特性呗被开发人员运用的最多的就是String的intern()方法。
• 直接内存
  直接内容并不是jvm所控制的内容区域，而是通过native方法向本地宿主动态申请的一块内容区域。
  在JDK1.4中新加入了NIO类，引入了一种基于通道（channel）与缓冲区（Buffer）的I/O，它可以使用Native函数分堆外内容，然后通过一个存储在java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内容的引用进行操作。这样能避免在java堆和native内容中反复交换数据，在某些场景中能显著提高性能。