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JVM的各种内存区域

每当java虚拟机运行程序时，它需要内存来存储许多东西，包括字节码和从加载的类文件中提取的其他信息，程序实例化的对象，方法的参数，返回值，局部变量和计算的中间结果。Java虚拟机将执行程序所需的内存组织到多个运行时数据区域中。

• 方法区
• 堆区
• 堆栈区
• PC注册
• 本地方法堆栈

1 方法区

• 对于每个JVM,都只有一个方法区；
• JVM启动时创建方法区；
• 存储类级别的字节码数据，包括静态变量;
• 类的常量池也在方法区中；
• 方法区可用被多线程访问，线程安全；
• 方法区的大小无需修改，再jvm运行时，虚拟机可用扩展和收缩方法区的大小；

2 堆区

• 每个JVM，都只有一个堆区；
• 再JVM启动时创建堆;
• 对象实例和相应的变量将存储再堆区域中；
• 堆区可用由多线程访问，线程不安全；
• 堆区内存地址不要求连续；
  Java应用程序可用通过Runtime对象获取堆的内存信息;
  1.maxMemory()返回分配的最大内存字节数；
  2.totalMemory()返回总分配的内存字节数;
  3.freeMemory()返回堆内存可用字节数;

3 堆栈

对于每个线程，JVM将在创建线程时创建运行时堆栈；线程执行的每个方法调用和响应的局部变量都将存储在堆栈中；
对于每个方法的调用，将想堆栈添加单独的条目，我们称之为“堆栈帧”或者“活动记录”方法完成调用后，相应的帧将从堆栈中删除。在完成所有方法调用后，堆栈将变为空，并且在终止线程之前，JVM将销毁改空堆栈; 存储在堆栈中的数据对应的线程时私有的.

jvm_stack2.png

堆栈的结构包含3个部分
1、局部变量数组;
2、操作数堆栈;
3、帧数据;
局部变量数组
它包含方法的所有参数和局部变量。数组中的每个槽都是4个字节;

• int, float,boolean和reference类型的值占用1个槽;
• long,double类型的值占用2个槽;
• byte,short, char的值被转换成int类型并占用1个槽;
  jvm堆栈局部变量数组.png
  操作数堆栈
• 某些指令可用将值推送到操作数堆栈，一些指令执行所需操作，一些指令存储结果等。
• 操作数堆栈遵循先进后出(LIFO)方式;
  例如，iadd指令通过从操作数堆栈的顶部弹出两个整数，相加后又推送结果到堆栈；以下是java虚拟机如何添加包含int的两个局部变量并将结果存储在第三个变量中;
  jvm操作数堆栈2.png
  帧数据
  除了局部变量和操作数堆栈外，java堆栈帧还包含支持常量池解析的数据，已该法方的所有符号引用，常规方法返回和异常分派;这部分数据存储在java堆栈帧的帧数据部分。它包含一个引用的异常表，它包含异常情况下相应的catch快信息。当方法抛出异常时，java虚拟机使用帧数据引用的异常表来确定如何处理异常.
  PC寄存器
  对应每个线程，在创建线程时将创建单独的pc寄存器。pc寄存器包含当前执行指令的地址。一旦指令执行自动完成。pc寄存器将递增已保存下一条指令地址。“地址"可用是本机指针，也可以是方法字节码开头的偏移量。
  本地方法堆栈
  每个线程创建一个单独的运行时堆栈。它包含应用程序中使用的所有本地方法。Native方法是指用java以外的语言编写的方法。换句话说，它是用于执行通过JNI调用的c/c++代码的堆栈；
  当线程调用java方法时，虚拟机会创建一个新帧并推送到java堆栈。但是，当线程调用本地方法时，该线程将会留下java堆栈。java虚拟机不是将新帧推送到线程的java堆栈上，而是简单的动态链接并直接调用本机方法.
  jvm本地方法堆栈.png

转载翻译:https://www.waytoeasylearn.com/2016/06/jvm-tutorial-part-2.html