java虚拟机内存的各个区域及其作用

1、运行时数据区域

运行时数据区域包括方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆、程序计数器。其中方法区和堆是所有线程共享的数据区,其他的是线程隔离的数据区。

1.1、程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间,它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器,确定下一条需要执行的字节码指令。java的多线程是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,在任何确定的一个时刻,一个处理器只会执行一条线程中的指令。为了线程切换之后能恢复到正确的执行位置,每个线程都需要有一个独立的程序计数器,各个线程之间的计数器互不影响。如果线程正在执行的是一个java方法,则计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址,如果正在执行的是native方法,则计数器值为空。

1.2、java虚拟机栈

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方法执行的内存模型:每个方法被执行的时候都会创建一个栈帧用于存在局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。通过所说的栈是局部变量表,即与对象内存分配关系最密切的内存区域。局部变量表的内存空间在编译期间完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是确定的,在运行期不会改变。

java虚拟机栈有两种异常:如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,则抛弃StackOverflowError异常;如果虚拟机栈可以动态扩展的,当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

1.3、本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是相似的,区别在于虚拟机栈为虚拟机执行java方法的服务,本地方法栈则是为虚拟机使用到native方法服务。

1.4、java堆

java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块,是虚拟机启动是创建的能被所有线程共享的一块内存区域。java堆的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例和数组都在这里分配内存(随着JTI编译器的发展,在栈上也有可能分配)。java堆是垃圾收集器管理的主要区域,在物理上可以使不连续的内存空间,但在逻辑上是联系的。

如果再堆中没有内存完成实例的分配,并且堆也无法在扩展的时候,将会抛出OutOfMemoryError异常。

1.5、方法区

方法区也是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。这块区域很少进行垃圾回收,甚至可以不实现垃圾收集,主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。当方法区无法分配内存的时候,将抛出OutOfMemoryError异常。

Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息就是常量池,用于存放编译期的各种字面量和符号引用。并非预置入Class文件中的常量才能进入常量池,运行期间也可能将新的常量放入池中,开发中用的比较多的是String类的intern()方法。

2、例子解析

Object obj = new Object();

假设这句代码出现在方法体中,那么Object obj将会反映到java栈的局部变量表中,作为一个reference类型数据出现,new Object()将会反映到java堆中,形成一块存储了Object类型的实例数据的结构化内存,此对象类型数据,如对象类型、父类、实现的接口、方法等信息存储在方法区。

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