深入理解java虚拟机-运行时数据区域

运行时数据区域

java虚拟机在执行java程序的过程中会把它管理的内存划分为若干个不同的数据区域

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。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一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，线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。由于java虚拟机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来实现的，在任何一个确定的时刻，，一个处理器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，每条线程都需要一个独立的程序计数器。称这类内存区域为线程私有的内存。

2.java虚拟机栈

java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是java方法执行的线程内存模型：每个方法被执行时，java虚拟机都会同步创建一个栈帧用于存储局部变量表，操作数栈，动态连接，方法出口等信息。每一个被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期间可知的各种java虚拟机基本数据类型（boolean,byte,char,short,int,float,long,double）对象引用和returnAddress类型。这些数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽来表示，其中64位长度的long型和double类型的数据会占用两个变量槽，其余的数据类型占用一个。局部变量表的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法在栈帧中分配多大的内存空间是确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。这里的大小是指变量槽的数量，虚拟机真正使用多大的内存空间（比如一个变量槽占32个比特，64个比特）来实现一个变量槽，这完全由具体的虚拟机实现自行决定。

3.本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用非常相似，其区别是虚拟机栈为虚拟机执行java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。

什么是本地方法

4.java堆

java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块。java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。java虚拟机规范中对堆的描述“所有的对象实例以及数组都应当在堆上分配。”

对象引用和对象实例

字符串怎么处理

java堆是垃圾收集器管理的内存区域。java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续的，这点就像我们用磁盘空间存储文件一样，并不要求每个文件都连续存放。但是对于大对象（如数组对象）多数虚拟机实现出于实现简单，存储高效的考虑，很可能会要求连续的内存空间。

java堆既可以被实现成固定大小的，也可以是可扩展的，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）。

5.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。方法区和堆一样不需要连续的内存，可以选择固定大小或者可以扩展，还可以 选择不实现垃圾收集。方法区的内存回收目标主要针对常量池的回收和对类型的卸载。

6.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，还有一项信息是常量池表，用于存放存放编译器生成的各种字面量与符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中

字面量与符号引用是什么

一般来说，除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把由符号引用翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中。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，运行期间也可以将新的常量放入池中，比如String类的intern（）方法。

7.直接内存

直接内存并不是虚拟机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。JDK1.4中新加入了NIO（New Input、Output）类，引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过存储在java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。避免了在java堆和Native堆中来回复制数据。

直接内存是干什么用的