JVM运行时的数据区域简析

Java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，有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。包括以下几个运行时数据区域

 

手绘图主要下面5个区域

 

一、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。在Java虚拟机的概念模型里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。- - 摘自《深入理解Java虚拟机》

1. 如果线程正在执行的是Java 方法，则这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令地址

2. 如果正在执行的是Native 方法，则这个技术器值为空（Undefined）

3. 此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域

4. 在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）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，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间的计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存

     程序通过"它"来告诉cpu执行什么指令

二、栈

与程序计数器一样，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栈中从入栈到出栈的过程。- - 摘自《深入理解Java虚拟机》

 

实例

使用javap -v进行反汇编

操作数栈stack=2,用来存储计算的中间值

局部变量表locals=4,是一个数组包含方法参数和方法中的局部变量。非静态方法，局部变量表默认[0]为this。

args_size方法参数，非静态方法默认含一个this

0: iconst_1 //把类型为int的常量1放到操作数栈

1: istore_1 //取出操作数栈数据赋值给变量1--c

2: iconst_2 //把类型为int的常量2放到操作数栈

3: istore_2 //取出操作数栈数据赋值给变量2--a

4: iload_1 //把局部变量1--c压入操作数栈

5: iload_1 //把局部变量1--c压入操作数栈

6: iadd //操作数栈中进行相加

7: iload_2 //把局部变量2--a压入操作数栈

8: iadd //操作数栈中进行相加

9: istore_3 //取出操作数栈数据赋值给变量3--d

10: return //返回

三、本地方法栈

      本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别只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- - 摘自《深入理解Java虚拟机》

 

四、堆

对于Java应用程序来说，Java堆（Java Heap）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。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，Java世界里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存- - 摘自《深入理解Java虚拟机》

java堆又细分为新生代、老年代、永久代等,是垃圾回收机制管理的内存区域。使用java VisualVM工具查看

五、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信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。即方法区里存放着类的版本、字段、方法、接口和常量池（存储字面量和符号引用）。

1、类型信息：

　　　　类的完整名称

　　　　类的直接父类的完整名称

　　　　类的直接实现接口的有序列表

　　　　类型标志（类类型还是接口类型）

　　　　类的修饰符（public private defautl abstract final static）

　　2、类型的常量池

　　　　存放该类型所用到的常量的有序集合，包括直接常量（字符串、整数、浮点数）和对其他类型、字段、方法的符号引用。

　　3、字段信息（该类声明的所有字段）

　　　　字段修饰符（public、peotect、private、default）

　　　　字段的类型

　　　　字段名称

　　4、方法信息

　　　　方法信息中包含类的所有方法。

　　　　方法修饰符

　　　　方法返回类型

　　　　方法名

　　　　方法参数个数、类型、顺序等

　　　　方法字节码

　　　　操作数栈和该方法在栈帧中的局部变量区大小

　　　　异常表

　　5、类变量（静态变量）

　　6、指向类加载器的引用

　　7、指向Class实例的引用

　　8、方法表

  9、运行时常量池（Runtime Constant Pool）

用于存放编译期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。

常量池主要用于存放两大类常量：字面量(Literal)和符号引用量(Symbolic References)，字面量相当于Java语言层面常量的概念，如文本字符串，声明为final的常量值等，符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了如下三种类型的常量：

类和接口的全限定名、字段名称和描述符、方法名称和描述符

常量池是为了避免频繁的创建和销毁对象而影响系统性能，其实现了对象的共享。例如字符串常量池，在编译阶段就把所有的字符串文字放到一个常量池中。

节省内存空间：常量池中所有相同的字符串常量被合并，只占用一个空间。

节省运行时间：比较字符串时，==比equals()快。对于两个引用变量，只用==判断引用是否相等，也就可以判断实际值是否相等。

java中基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术，即Byte,Short,Integer,Long,Character。这5种包装类默认创建了数值[-128，127]的相应类型的缓存数据，但是超出此范围仍然会去创建新的对象。 两种浮点数类型的包装类Float,Double并没有实现常量池技术。

String与常量池－普通方法赋值

String str1 = "abcd";

String str2 = new String("abcd");

System.out.println(str1==str2);//false

String str1 = "str";

String str2 = "ing";

String str3 = "str" + "ing";

String str4 = str1 + str2;

System.out.println("string" == "str" + "ing");// true

System.out.println(str3 == str4);//false

String str5 = "string"; System.out.println(str3 == str5);//true

连接表达式 +，只有使用引号包含文本的方式创建的String对象之间使用“+”连接产生的新对象才会被加入常量池中。

对于字符串变量的“+”连接表达式，它所产生的新对象都不会被加入字符串池中，其属于在运行时创建的字符串，具有独立的内存地址,所以不引用自同一String对象。