Java 虚拟机初识-运行时数据区

 

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《深入理解JAVA虚拟机 3》

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二. 运行时数据区

Java虚拟机在执行Java程序的过层中会把它所管理的内存划分成若干个不同的数据区域。这些区域各有各自的用途，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致存在，有的依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

组要分成以下几类：

1.程序计数器

(Program Counter Register)是一个较小的内存空间，可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。每个线程都需要一个单独的程序计数器，所以是线程私有。此区域是唯一一个不会出现OutOfMemoryError情况的区域。

 

2.Java虚拟机栈

也是线程私有。它的生命周期和线程相同。它描述的是Java方法执行的线程内存模型，每方法执行的时候，Java虚拟机就会同步创建一个栈帧，每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。

1. 如果线程请求的栈深度大于虚拟机栈为虚拟机锁允许的最大深度，将会抛出StackOverflowError异常;

2. 如果栈扩展的时候无法申请到足够的内存，将会抛出OutOfMemoryError异常。

 

3.本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用类似，区别是虚拟机栈是为所执行Java方法（字节码）服务，本地方法栈是我虚拟机使用的本地方法（Native）服务。

本地方法栈也会在栈深度和栈扩展失败后分别抛出

StackOverflowError异常，OutOfMemoryError异常。

 

4.Java堆

线程共享。

Java堆（Java Heap）是虚拟机所管理的内存中最大的一块，此内存的唯一目的是存放对象实例，几乎所有的对象实例都是堆里分配内存。

Java堆是垃圾收集器管理的内存区域，因为也被称为GC堆（Garbage Collected Heap）

Java堆可以处于物理上不连续的内存空间，但是在逻辑上它应该是被视为连续的。

Java堆既可以被实现成固定的也可以是扩展的(参数：-Xmx和 -Xms)

如果Java堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再次扩展，Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。

 

5.方法区

线程共享。

（Method Area）用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常亮、静态变量、即使编译器编译后的代码缓存等数据。

JDK8以前被称为”永久代“,JDK8以后废弃永久代概念，用元空间(Metaspace)代替;

和Java堆一样不需要连续的内存空间以及可以股东或者扩展大小，还可以选择不实现垃圾收集。

如果无法满足新的内存分配需求，将会抛出OutOfMemoryError异常。

 

6.运行时常量池

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分；

保存常量池表，存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内存将在类加载后存放当方法区的运行时常量池中。

运行时常量池具有动态性，常亮不一定要编译期才能产生，运行期也可以将新的常量放入池中，比如String类的intern()方法。

因为属于方法区的一部分，所以也受到方法区内存的限制，当无法申请到内存时，会抛出OutOfMemoryError异常。

 

7.直接内存

直接内存(Direct Memory)，并不是虚拟机运行时数据区的一部分，但也会导致OutOfMemoryError异常的出现.

在JDK1.4以后新加入的NIO(New Input/Output)类，引入一种基于通道（channel）和缓冲区（buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配内存，然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。

本机内存的分配不受Java堆大小的限制，但是收到本机总内存以及处理器寻址空间的限制；

如果忽略此处内存，设置的虚拟机参数可能会导致各个内存区域总和大于物理内存限制，抛出OutOfMemoryError异常。