~ read.

Java虚拟机

运行时数据区域

JVM 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途,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建立和销毁。根据《Java 虚拟机规范(Java SE 7 版)》的规定,JVM 所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域:

Java------1

程序计数器

程序计数器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。由于 JVM 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)都只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。

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的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 JVM 规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

Java 虚拟机栈

Java 虚拟机栈也是线程私有的,它描述的是 Java 方法执行的内存模型:每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈到出栈的过程。它的内存模型如下所示:

Java-----1

局部变量表存放了编译器克制的各种基本数据类型(boolean、byte、char、shot、int、float、long、double)、对象引用(reference 类型,它不是对象本身)和 returnAddress 类型(指向一条字节码指令的地址)

在 JVM 规范中,对该区域规定了这两种异常情况:

  1. 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出 StackOverflowError 异常;
  2. 如果虚拟机栈可以动态拓展,如果拓展时无法申请到足够的内存,就会抛出 OutOfMemoryError 异常。

本地方法栈

本地方法栈的作用与虚拟机栈作用是非常类似的,只不过虚拟机栈为执行 Java 方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则为 Native 方法服务。

Java 堆

对大多数应用来说,Java 堆是 JVM 所管理的内存中最大的一块。它在虚拟机启动时创建,被所有线程所共享,它的唯一目的就是存放对象实例。

Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域,也被称作“GC”堆。

  • 从内存回收的角度来看,现代收集器基本都采用分代收集算法,所以 Java 还可以细分为:新生代和老年代;再细致一点的有 Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间等。
  • 从内存分配的角度来看,线程共享的 Java 堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区,但存储的仍然是对象实例,进一步划分的目的是为了更好地回首内存,或者更快地分配内存。

Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可,就像我们的磁盘空间一样。在实现时,既可以实现成固定大小的,也可以是可拓展的。如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再拓展时,将会抛出 OutOfMemoryError 异常。

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。

方法区也被称作“永久代”,但两者并不等价,仅仅是因为方法区是靠使用永久代来实现。

*在 JDK 1.7 中,已经把原本放在永久代的字符串常量池移出;
*在 JDK 1.8 中,移除了整个永久代,取而代之的是一个叫元空间(Metaspace)的区域。

方法区除了和 Java 堆一样不需要连续的内存空间和可以选择固定大小或者可拓展外,还可以选择不实现垃圾收集,但不实现垃圾回收可能会引发内存泄漏。

当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出 OutOfMemoryError 异常。

运行时常量池

它是方法区的一部分。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,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类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 文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性,Java 语言并不要求常量一定只有编译期才能产生,也就是并非预置入 Class 文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池,运行期间也可能将新的常量放入池中,这种特性被开发人员利用得较多的便是 String 类得 intern() 方法。

既然运行时常量池是方法区的一部分,自然受到方法区内存的限制,当常量池无法再申请到内存时便会抛出 OutOfMemoryError 异常。

直接内存

它并不是 JVM 运行时数据区的一部分,也不是 Java 虚拟机规范中定义的内存区域。但是它也被频繁地使用,而且也可能导致 OutOfMemoryError 异常出现,所以放到这里一起讲解。

直接内存的分配不会收到 Java 堆大小的限制,它受本机总内存(包括 RAM 以及 SWAP 区或者分页文件)大小以及处理器寻址空间得限制。服务器管理员在配制虚拟机参数时,会根据实际内存设置 -Xmx 等参数信息,但经常忽略直接内存,使得各个内存区域总和大于物理内存限制从而导致动态拓展时出现 OutOfMemoryError 异常。