JVM系列--运行时数据区_jvm 运行时数据区-优快云博客

Java虚拟机在运行Java程序过程中管理的内存区域，称之为运行时数据区。《Java虚拟机规范》中规定了每一部分的作用。
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1 程序计数器

程序计数器（Program Counter Register）也叫PC寄存器，每个线程会通过程序计数器记录当前要执行的的字节码指令的地址。
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一个程序计数器的具体案例：
在加载阶段，虚拟机将字节码文件中的指令读取到内存之后，会将原文件中的偏移量转换成内存地址。每一条字节码指令都会拥有一个内存地址。

在代码执行过程中，程序计数器会记录下一行字节码指令的地址。执行完当前指令之后，虚拟机的执行引擎根据程序计数器执行下一行指令。这里为了简单起见，使用偏移量代替，真实内存中执行时保存的应该是地址。
比如当前执行的是偏移量为0的指令，那么程序计数器中保存的就是下一条的地址（偏移量1）。
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一路向下执行

一直执行到方法的最后一行指令，此时方法执行return语句，当前方法执行结束，程序计数器中会放入方法出口的地址（简单来说就是这个B方法结束了，A调用了B，那么要回到A方法）

所以，程序计数器可以控制程序指令的进行，实现分支、跳转、异常等逻辑。不管是分支、跳转、异常，只需要在程序计数器中放入下一行要执行的指令地址即可。
在多线程执行情况下，Java虚拟机需要通过程序计数器记录CPU切换前解释执行到那一句指令并继续解释运行。
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程序计数器会出现内存溢出吗？
内存溢出指的是程序在使用某一块内存区域时，存放的数据需要占用的内存大小超过了虚拟机能提供的内存上限。由于每个线程只存储一个固定长度的内存地址，程序计数器是不会发生内存溢出的。程序员无需对程序计数器做任何处理。

2.Java虚拟机栈

Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）采用栈的数据结构来管理方法调用中的基本数据，先进后出（First In Last Out）,每一个方法的调用使用一个栈帧（Stack Frame）来保存。

public class MethodDemo {
   
      
    public static void main(String[] args) {
   
           
         study();    
     }

    public static void study(){
   
   
        eat();

        sleep();
    }   
    
    public static void eat(){
   
          
         System.out.println("吃饭");   
    }    
    
    public static void sleep(){
   
           
        System.out.println("睡觉");    
        }
  }

main方法执行时，会创建main方法的栈帧：
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接下来执行study方法，会创建study方法的栈帧

进入eat方法，创建eat方法的栈帧

eat方法执行完之后，会弹出它的栈帧：

然后调用sleep方法，创建sleep方法栈帧

最后study方法结束之后弹出栈帧，main方法结束之后弹出main的栈帧
在IDEA中也可以看到对应的栈帧：

package chapter03.frame;

/**
 * 栈帧测试1
 */
public class FrameDemo {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        A();
    }

    public static void A() {
   
   
        System.out.println("A执行了...");
        B();
    }

    public static void B() {
   
   
        System.out.println("B执行了...");
        C();
    }

    public static void C() {
   
   
        System.out.println("C执行了...");
        throw new RuntimeException("测试");
    }
}

打上断点debug之后会出现栈帧内容
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Java虚拟机栈随着线程的创建而创建，而回收则会在线程的销毁时进行。由于方法可能会在不同线程中执行，每个线程都会包含一个自己的虚拟机栈。如下就有两个线程的虚拟机栈，main线程和线程A。

Java虚拟机栈的栈帧中主要包含三方面的内容：

局部变量表，局部变量表的作用是在运行过程中存放所有的局部变量
操作数栈，操作数栈是栈帧中虚拟机在执行指令过程中用来存放临时数据的一块区域
帧数据，帧数据主要包含动态链接、方法出口、异常表的引用

局部变量表

局部变量表的作用是在方法执行过程中存放所有的局部变量。局部变量表分为两种，一种是字节码文件中的，另外一种是栈帧中的也就是保存在内存中。栈帧中的局部变量表是根据字节码文件中的内容生成的。

先来看下字节码文件中的局部变量表：编译成字节码文件时就可以确定局部变量表的内容。

public static void test1(){
   
   
    int i = 0;
    long j = 1;
}

test1方法的局部变量表如下：
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局部变量表中保存了字节码指令生效的偏移量：

比如i这个变量，它的起始PC是2，代表从lconst_1这句指令开始才能使用i，长度为3，也就是2-4这三句指令都可以使用i。为什么从2才能使用，因为0和1这两句字节码指令还在处理int i = 0这句赋值语句。j这个变量只有等3指令执行完之后也就是long j = 1代码执行完之后才能使用，所以起始PC为4，只能在4这行字节码指令中使用。

接下来看下栈帧中的局部变量表，栈帧中的局部变量表是一个数组，数组中每一个位置称之为槽(slot) ，long和double类型占用两个槽，其他类型占用一个槽。
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i占用数组下标为0的位置，j占用数组下标1-2的位置。

刚才看到的是静态方法，实例方法中的序号为0的位置存放的是this，指的是当前调用方法的对象，运行时会在内存中存放实例对象的地址。
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方法参数也会保存在局部变量表中，其顺序与方法中参数定义的顺序一致。局部变量表保存的内容有：实例方法的this对象，方法的参数，方法体中声明的局部变量。

test3方法中包含两个参数k,m，这两个参数也会被加入到局部变量表中。
以下代码的局部变量表中会占用几个槽？

public void test4(int k,int m){
   
   
    {
   
   
        int a = 1;
        int b = 2;
    }
    {
   
   
        int c =