在介绍jvm的堆、栈、方法区的区别之前需要先了解一下JVM的基本结构是什么。
根据《java虚拟机规范》规定,JVM的基本结构一般如下图所示:
由上图可知JVM基本机构包括:类加载器、内存区域、执行引擎、本地库接口 。
这里我们说明一下内存区(也叫运行时数据区),运行时内存区主要可以划分为5个区域:
1. JVM栈 (Java Virtual Machine Stacks)
2. 堆内存 (Heap Memory)
3. 方法区 (Method Area)
4. 本地方法栈 (Native Method Stacks)
5. 程序计数器 (Program Counter (PC) Register)
接下里就详细说明一下这些区域的区别:
1. JVM栈 (Java Virtual Machine Stacks)
每当启动一个新线程的时候,java虚拟机都会为它分配一个java栈。java以栈帧为单位保存线程的运行状态。虚拟机只会对java栈执行两种操作:以栈帧为单位的压栈或者出栈。
每个线程包含一个栈区,栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象),对象都存放在堆区中 。
每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的,其他栈不能访问。
栈分为3个部分:基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)。
2. 堆内存 (Heap Memory)
存储的全部是对象,每个对象包含一个与之对应的class信息–class的目的是得到操作指令。
jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享,堆区中不存放基本类型和对象引用,只存放对象本身。
堆的优势是可以动态地分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器,因为它是在运行时动态分配内存的,Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。
缺点是,由于要在运行时动态分配内存,存取速度较慢。
3. 方法区 (Method Area)
在方法区中,存储了每个类的信息(包括类的名称、方法信息、字段信息)、静态变量、常量以及编译器编译后的代码等。
在Class文件中除了类的字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池,用来存储编译期间生成的字面量和符号引用。
在方法区中有一个非常重要的部分就是运行时常量池,它是每一个类或接口的常量池的运行时表示形式,在类和接口被加载到JVM后,对应的运行时常量池就被创建出来。
当然并非Class文件常量池中的内容才能进入运行时常量池,在运行期间也可将新的常量放入运行时常量池中,比如String的intern方法。虽然JVM规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分, 但它却有个别名non-heap(非堆)。
4. 本地方法栈 (Native Method Stacks)
和java栈的作用差不多,只不过是为JVM使用到的native方法服务的。
Java官方对于本地方法的定义为methods written in a language other than the Java programming language,就是使用非Java语言实现的方法,但是通常我们指的一般为C或者C++,因此这个栈也有着C栈这一称号。一个不支持本地方法执行的JVM没有必要实现这个数据区域。本地方法栈基本和JVM栈一样,其大小也是可以设置为固定值或者动态增加,因此也会对应抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError错误。
在HotSopt虚拟机中直接就把本地方法栈和Java栈合二为一。
5. 程序计数器 (Program Counter (PC) Register)
用于保存当前线程执行的内存地址。
由于JVM程序是多线程执行的(线程轮流切换),所以为了保证线程切换回来后,还能恢复到原先状态,就需要一个独立的计数器,记录之前中断的地方,可见程序计数器也是线程私有的。
注意这个区域是唯一一个不抛出OutOfMemoryError的运行时数据区。
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