JVM虚拟机深入理解(一) - 虚拟机运行时数据区

1. 运行时数据区域

JVM虚拟机在执行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，这些区域就叫运行时数据区域。

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一直存在，
有的则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

总体结构图如下：

Java虚拟机运行时数据区.png

 

2. 程序计数器(Program Counter Register)

• 定义
  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。

• 作用
  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。

• 原理
  字节码解释器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。

• 特点
  线程私有
  内存空间小

• 异常
  唯一一个JVM中无任何OutOfMemoryError的内存区域

 

3. Java虚拟机栈(VM Stack)

• 定义
  虚拟机栈是Java方法执行的线程内存模型，它是线程私有的。

• 原理
  每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表，操作数栈，动态连接，方法出口等信息。
  每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。

• 特点
  线程私有
  生命周期与线程相同

• 异常

异常	原因
OutOfMemoryError	虚拟机栈扩展时无法申请到内存空间
StackOverflowError	线程请求栈深度 > 虚拟机允许深度

• 局部变量表
  虚拟机栈中的局部变量表存放了编译期可知的各种Java基本数据类型，如:boolean, short, int, float, double等

 

4. Java堆(Heap)

Java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块。
它是被所有线程共享的一块内存区域。
它是垃圾收集器管理的内存区域，也称作GC堆。

• 作用
  存放Java对象实例

• 特点
  内存最大
  线程共享

• 使用
  Java堆既可以被实现成固定大小的，也可以是可扩展的。
  通过参数-Xmx(最大)和-Xms(最小)设定。

• 异常

异常	原因
OutOfMemoryError	堆中没有足够的内存完成实例对象的分配

 

5. 方法区(Method Area)

用于存储已被虚拟机加载的类型信息，常量，静态变量，即时编译后的代码缓存等数据。
又称为非堆。

• 特点
  线程共享

异常	原因
OutOfMemoryError	方法区无法满足内存分配的需求

运行时常量池(Runtime Constant Pool)

运行时常量池是方法区的一部分。