03-JVM之运行时数据区概述

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分类专栏： JVM学习记录文章标签： java jvm 运行时数据区

于 2020-08-07 09:11:12 首次发布

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使用类加载子系统对class文件加载（加载-> 验证 -> 准备 -> 解析 -> 初始化）后 ，执行引擎就可以对加载的类进行使用了，同时执行引擎还会使用到运行时数据区。

JVM内存布局规定了Java在运行过程中内存申请、分配、管理的策略，保证了JVM的高效稳定运行。不同的JVM对于内存的划分方式和管理机制存在着部分差异。

JVM虚拟机规范运行时数据区主要分为五个部分：

本地方法栈，程序计数器器，Java栈，堆区，元数据区。
这五个区域中，其中有一些会随着虚拟机启动而创建，随着虚拟机退出而销毁（线程共享区域）。另外一些则是与线程一一对应的，这些与线程对应的数据区域会随着线程开始和结束而创建和销毁（线程私有区域）。
线程私有区域包括：程序计数器、java栈（栈）、本地方法栈。
线程共享区域：堆（new出来的存在这里）、堆外内存（加载的class文件信息存在这里），

Java中方法区（Method Area）是内存管理中的重要概念：

方法区（Method Area）：是JVM规范中规定的逻辑区域，用于存储类元数据（如类结构、字段、方法、常量池等）、运行时常量池、静态变量等，所有线程共享，逻辑上属于堆的一部分，但物理实现可能独立于堆。不同JVM实现可能有不同的具体实现方式（如HotSpot、OpenJ9等）。

永久代（PermGen）和元空间（Metaspace）是HotSpot对JVM规范中方法区（Method Area）的具体实现：

Java 8之前：永久代是HotSpot JVM对方法区的实现，使用JVM堆内存。大小固定，容易导致 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 。存储类元数据、字符串常量池、静态变量等。受限于堆内存大小，扩展性差。
Java 8及之后：元空间是HotSpot JVM对方法区的实现，使用本地内存（Native Memory）。动态扩展，默认受本地内存限制，可通过参数调整。元数据存储在本地内存，字符串常量池移至堆中。减少了OOM风险，提升了内存管理效率。可通过 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 控制初始和最大大小。

注意注意注意：上图是HotSpot虚拟机在Java8之后结合JVM虚拟机规范实现的经典JVM内存布局！！！！。

线程是一个程序里的运行单元，JVM允许一个应用有多个线程并行的执行。在Hotspot JVM里，每个线程都与操作系统的本地线程直接映射。

当一个Java线程准备好执行以后，此时一个操作系统的本地线程也同时创建。Java线程执行终止后，本地线程也会回收。

操作系统负责所有线程的安排调度到任何一个可用的CPU上。一旦本地线程初始化成功，它就会调用Java线程中的run()方法。

如果你使用 jconsole 或者是任何一个调试工具，都能看到在后台有许多线程在运行。这些后台线程不包括调用public static void main（String[]）的main线程以及所有这个main线程自己创建的线程。

这些主要的后台系统线程在Hotspot JVM里主要是以下几个：

虚拟机线程：这种线程的操作是需要JVM达到安全点才会出现。这些操作必须在不同的线程中发生的原因是他们都需要JVM达到安全点，这样堆才不会变化。这种线程的执行类型包括stop-the-world的垃圾收集，线程栈收集，线程挂起以及偏向锁撤销。
周期任务线程：这种线程是时间周期事件的体现（比如中断），他们一般用于周期性操作的调度执行。
GC线程：这种线程对在JVM里不同种类的垃圾收集行为提供了支持。
编译线程：这种线程在运行时会将字节码编译成到本地代码。
信号调度线程：这种线程接收信号并发送给JVM，在它内部通过调用适当的方法进行处理。