初探JVM之java內存區域

這些理解都是基於學習《深入理解Java虛擬機》的,因爲很多還不能理解,這裏以及後面就只總結我可能常用到或要分析的最重要是我理解到了的~~。
Java運行時數據區域
方法區、虛擬機棧、本地方發棧、堆、程序計數器
他們有的隨着虛擬機進程的啓動而存在,有的則依賴用戶線程的啓動和結束而建立和銷燬。
程序計數器
這是一塊較小的內存空間,字節碼解釋器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的字節碼指令,其它如分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復都需要依賴這個程序計數器。
java裏的多線程是通過線程輪流切換並分配處理器執行時間的方式來實現的,因此,爲了線程切換後能恢復到正確的位置,每條線程都需要一個獨立的程序計數器,各條線程之間程序計數器互不影響,獨立存儲,這塊區域被稱爲“線程私有”的內存。
如果線程正在執行一個java方法,它的程序技術區就記錄正在執行的虛擬機字節碼指令的地址,如果正在執行的是native方法,這個計數器值就是控,這塊內存區域是唯一一個java虛擬機規範中沒有規定OutOfMemoryError情況的區域。
Java虛擬機棧
Java虛擬機棧也是線程私有的,生命週期與線程相同,每個方法在執行的同時會創建一個棧幀,裏面存儲了局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口 等信息,每一個方法的開啓和結束都代表着一個棧幀在虛擬機棧中的入棧和出棧。
局部變量表
就是我們纔開始學習Java時,書上所說的棧,裏面存放了各種基本數據類型,對象引用類型(Object obj = new Object(),這個obj就是對象引用,存儲在局部變量表中的),注意64位長度的long和double會佔用兩個局部變量空間,而其它都只會佔用一個,所以儘量使用小的數據類型可以提高性能,當進入一個方法時,這個局部變量表空間就確定了,不會再改變。
java虛擬機棧的異常情況
因爲是線程私有的,檔這個線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的深度,會拋出 StackOverFlowError 異常,如果虛擬機棧可以動態擴展,(大部分都可以擴展,不過也允許固定長度的虛擬機棧),如果擴展後還是不能申請到足夠的內存,就會拋出 OutOfMemoryError 異常。
本地方法棧
與虛擬機棧相似,不過虛擬機棧爲執行Java方法服務,而本地方法棧爲執行Native方法服務。有的虛擬機(如hotspot虛擬機)直接將這兩塊合二爲一,與虛擬機相似,也會拋出 StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError 異常
Java堆
是java虛擬機所管理的內存中最大的一塊,被所有線程所共享,虛擬機啓動時就創建,唯一目的就是存放對象實例(如上面的new Object()),這塊區域是被gc管理的主要區域,後面會繼續總結垃圾回收機制,
從內存分配的調度看,線程共享的java堆中可能劃分多個線程私有的分配緩衝區,不過都仍然存儲的是對象實例,只是這樣的劃分有助於gc更好的回收。
Java堆可以處於物理上不連續的內存空間,只要邏輯上是連續的,比如我們的磁盤空間,實現時,可以是固定大小的也可以是課擴展的,不過現在主流的虛擬機都是按可擴展的,如果堆中沒有內存完成實例分配,並且堆無法再擴展(就是堆滿了,瓶子滿了不能裝水),就會拋出OutOfMemoryError 異常。
方法區
與java堆一樣,是各個線程共享的區域。
存儲被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據,雖然java虛擬機規範把方法區描述爲堆的一部分,但是它卻有一個別名叫做Non-Heap,大家都懂,非堆,就是爲了區分。
除了與java堆一樣可以處於不連續的物理空間,還可以選擇不實現gc,相對而言,gc行爲在這塊區域出現的較少,但並非數據進入了方法區就是進入了永久代一樣永久存在了,這區域的內存回收目標就是針對常量池的回收和對類型的卸載。當方法區無法滿足內存分配需求時,就會拋出OutOfMemoryError 異常。
運行時常量池
上面說了,常量池是方法區的一部分,用於存放編譯器生成的各種字面量和符號引用,java虛擬機對Class文件每一部分的格式都有嚴格的規定,每一個字節用於存儲哪種數據都必須符合規範的要求,然而對於運行時常量池,沒有任何細節上的要求,除了保存符號引用外,一般還會將翻譯出來的直接引用也存儲在運行時常量池中。運行時常量池相對於Class文件常量池最大區別是具有動態性,就是除了在編譯時講常量放入常量池中,在運行時也可以將常量放入常量池中,比如String類的intern()方法。由於它是方法區的一部分,滿了之後當然也會拋出OutOfMemoryError 異常。
直接內存
直接內存並不是虛擬機運行時數據區的一部分,也不是Java虛擬機規範的內存區域,但是這塊區域被頻繁的使用,並且也可能拋出OutOfMemoryError 異常。
NIO類,引入了buffer的I/O方式,可以使用Native函數庫直接分配堆外內存,然後通過存儲在Java堆中的DirectByteBuffer對象作爲這塊內存的引用進行操作,這樣可以顯著提高性能。因爲避免了java堆和native堆來回複製數據。
這塊內存不收java堆大小的限制,但是既然是內存,肯定有限制(RAM等),在管理虛擬機時,忽略了直接內存就會使得各個內存區域總和大於物理內存限制,從而導致動態擴展出現OutOfMemoryError 異常。

歐了,後面學習了java虛擬機中對象的創建的內存分配繼續總結!

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