【深入浅出JVM】——浅谈Java内存模型

 2019-12-10 16:22  阅读(2005)
文章分类:Java Core

本文主要分析介绍Java虚拟机内存的各个区域,主要介绍这些区域的作用,而且会着重讲解了一下堆内存。

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程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间,它可以看做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执行。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技术器来完成。

在任何一个确定的时刻,一个处理器只会执行一条线程中的指令。多线程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。为了确保线程切换后能恢复到正确的执行位置,每个线程都需要有独立的程序计数器,各条线程之间计数互不影响,即线程私有内存。

如果线程正在执行的是一个Java方法,计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址。如果执行的是Native方法,这个计数器则为空。所以这是Java虚拟机规范唯一没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

虚拟机栈

线程私有每个方法执行时都会创建一个帧栈用于存放局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出口等信息。每个方法从调用直到执行完成的过程,就对应着一个帧栈在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

局部变量表中存放编译期可知的各种基本类型本身,引用类型则存放指向对象起始地址的引用。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,每个方法在帧中分配的局部变量空间是完全确定的,在方法运行期不会改变。

当线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,会抛出StackOverflowError;当虚拟机栈可以动态扩展时,如果扩展时无法申请到足够的内存,则会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

为虚拟机中使用到的Native方法服务,基本功能和虚拟机栈相似。与虚拟机栈一样同样会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

方法区

各个线程共享的内存区域,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。当方法区无法满足内存分配需要的时候,将抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池

属于方法区的一部分,用于存放编译期间生成的各种字面量的符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池存放。在运行期间也可能有新的常量放入常量池中,例如通过String.intern()方法。

Java堆

Java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,在虚拟机启动的时候,此内存区域存放对象实例。

Java堆可以细分为新生代和老年代。新生代中分为Eden,From Surivor空间,To Surivor空间等。Java堆中存在线程私有的空间,即为线程私有的分配缓冲区(TLAB)。Java虚拟机规范规定,Java堆可以出于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上连续即可。目前主流的虚拟机都是可以扩展的,通过-Xmx和-Xms控制,当堆无法扩展的时候,会发生OutOfMemoryError异常。

直接内存

直接内存并不是虚拟机运行运行时数据区一块,也不再Java虚拟机规范中定义的内存区域。在JDK1.4中加入NIO,一种基于通道与缓冲区的I/O方式。使用Native函数库直接分配堆外内存。直接内存的分配虽然不会受到Java堆大小限制,但是会受到本机总内存的限制。默认情况下直接内存的大小与堆内存大小一致。当内存区域总和大于物理内存限制(包括物理和操作系统级的限制)从而会导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。

总结

系统的学习JVM,很多概念都很抽象,但是真是这些抽象的内容才能帮助我们以后更加深入的认识JVM。

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