java虚拟机 - accuser321/jvm-note GitHub Wiki

jvm-note

记录学习java虚拟机的笔记,持续更新

一.内存问题

java虚拟机在执行java程序的过程中,会把它所管理的的内存划分为若干个不用的数据区域.包括:(方法区)(虚拟机栈)(本地方法栈)(堆)(程序计数器)

分解概念

1.程序计数器:

可以看做当前线程所执行的字节码的行号指示器.字节码解释器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,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.由于java的虚拟机是通过线程轮流切换并分配处理执行时间的方式来实现的.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算器.各条线程直接的计数器互不影响,我们称这种内存区域为”线程私有”的内存.如果线程正在执行的是一个java方法,这个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Natvie方法,这个计数器值则为空(Underfined).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.

2.虚拟机栈(VM stacks):

与程序计数器一样,vm stacks也是线程私有的,它的生命周期与线程一致.vm stacks描述的是java方法执行的内容模型.每个方法被执行的时候都会同事创建一个栈帧(stack Frame).用于存储局部变量表,操作栈,动态链接,方法出口等信息.每一个方法被调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到处出栈的过程. 粗略的将内存分为队内存(Heap)和栈内存(Stack),”栈”指的就是虚拟机栈,或者是虚拟机栈中的局部变量表部分. 局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型(boolean,byte,char,short,int,float,long,double)+对象引用.其中,64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间(Slot),其余的数据类型只占用1个. 局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配.P25.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完全确定的,在方法运行期间,不会改变局部变量表的大小.在java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常状况:如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常;如果虚拟机栈可以动态扩展,当扩展无法申请到足够的内存时,会抛出OutOfMemoryError异常.

3.本地方法栈(Native Method Stacks):

与虚拟机栈所发挥的作用非常相似,区别在于虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务;本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务.(用处不多略),本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError.

4.堆(Heap):

Java虚拟机所管理的内存中最大的一块,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.此区域是存放对象实例.几乎所有的对象实例都在堆中分配. 堆是垃圾收集器管理的主要区域,被称为”GC堆”.从内存分配的角度看,线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(TLAB),不过,无论如何划分,都与存放内容无关,无论哪个区域,存储的都是对象实例. java堆可以处于物理上不连续的内存中,只要逻辑上连续即可,like our’s disk.当前的虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过-xmx,和-xms控制).如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法扩展,会抛出OutOfMemoryError异常.

5.方法区(Method Area):

与堆一样,是各个线程共享的内存区域,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,(闫鑫的观点,因为方法区中保存的是静态产量,eg:static的数据,其实可以理解为永久区),当方法区无法满足内存分配需求是,会抛出OutOfMemoryError异常.

6.运行时常量池(Runtime Constant Pool):

是一个方法区的一部分.class文件中除了版本,字段,方法,接口等描述信息外,还有一项信息是常量池,用于存放编译器生成字面量和符号引用.这些内容在类在加载后存放到方法区的运行时常量池中. 运行时常量池相对于class文件常量池的一特征是具备动态性,java并不要求常量一定只能在编译期产品,运行期间也可能将新的常量放入池中.eg:String类型的intern(). 既然运行时常量池是方法区的一部分,自然会受到方法区内存的限制.当常量池无法申请到内存时,会抛出OutOfMemoryError异常.