深度理解JVM-----运行时数据区域

tuantuan 发布于2019-08-16 17:34 / 1881人阅读

摘要：在之后，原来永久代的数据被分到了堆和元空间中。元空间存储类的元信息，静态变量和常量池等放入堆中。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在堆内存和堆外内存来回拷贝数据。

以下内容部分转载于： CS-Notes

程序计数器（Program Counter Register）

记录正在执行的虚拟机字节码指令的地址（如果正在执行的是本地方法则为空）。

ps：什么是本地方法？

本地方法是由其他语言（如C、C++ 或其他汇编语言）编写，编译成和处理器相关的代码。本地方法保存在动态连接库中，格式是各个平台专用的，运行中的java程序调用本地方法时，虚拟机装载包含这个本地方法的动态库，并调用这个方法。

学过计算机组成的同学将不难理解，通过计数器寻找到下一条指令

每一个线程都必须存在一个程序计数器，因为一个处理器在同一时间只能处理一个线程（对于单核处理器，或者多核处理器的一个内核）

通过程序计数器，来记录每一个线程所执行到的位置，方便线程直接的切换

Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）

虚拟机栈也是每个线程私有的，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

包括：局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息

每一个方法的从执行到完成，就代表着一个栈的在虚拟机栈中的入栈和出栈的过程

该区域可能抛出以下异常

StackOverflowError ：当线程请求的栈深度超过最大值，如递归造成的方法多次调用

OutOfMemoryError ：栈进行动态扩展时如果无法申请到足够内存

本地方法栈（Native Method Stack）

本地方法（Native Method）： 由其他语言（如C、C++ 或其他汇编语言）编写，编译成和处理器相关的代码。本地方法保存在动态连接库中，格

式是各个平台专用的，运行中的java程序调用本地方法时，虚拟机装载包含这个本地方法的动态库，并调用这个方法。

具体用法和虚拟机栈类似，只不过它服务的对象为本地方法，在Sun公司的HotSpot虚拟机中，就将把本地方法栈和虚拟机栈合二为一

同样会出现 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 错误

堆（Heap）

堆是一块被Java所有线程共享的一块内存区域，主要用于存放对象实例和数组

在堆中可以分为

新生代（Young Generation）

老年代（Old Generation）

我们常说的 GC（Garbage Collected Heap） 说的就是整理这一块的内存区域

堆的内存区域不需要连续，可以动态的增加内存，增加失败会抛出 OutOfMemoryError 异常。

可以通过 -Xms 和 -Xmx 这两个虚拟机参数来指定一个程序的堆内存大小，第一个参数设置初始值，第二个参数设置最大值。

java -Xms1M -Xmx2M HackTheJava

方法区（Method Area）

方法区和堆一样，也谁被所有线程共享的内存区域，用于存储已被虚拟机加载的类，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据

有一个别名 Non-Heap(非堆)，在HotSpot虚拟机上人们习惯称之为 永久代（Permanent Generation）

方法区为JVM的一个规范，定义为存放某些数据，在不同的虚拟机中存在着不同的实现

因为在HotSpot虚拟机上，也存在这方法区的垃圾回收，所以称为永久代。

在永久代中经常会产生对永久代的回收不完全导致内存泄漏爆出OutOfMemoryError的错误

为了更容易管理方法区，在JDK8中，废弃了永久代，改用元空间代替

把方法区移至到元空间中，元空间存储于本地内存中，而不是在JVM虚拟机中

方法区是一个 JVM 规范，永久代与元空间都是其一种实现方式。

在 JDK 1.8 之后，原来永久代的数据被分到了堆和元空间中。元空间存储类的元信息，静态变量和常量池等放入堆中。

运行时的常量池（Runtime Constant Pool）

运行时的常量池是方法区的一部分，用于存放编译期产生的各种字面量和符号引用

这部分内容将在类加载后进去方法区的运行时常量池存放

除了在编译期生成的常量，还允许动态生成，例如 String 类的 intern()。

直接内存（Direct Memory）

直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域

但是这个区域的内存被频繁使用，任然会造成OutOfMemoryError的异常

在 JDK 1.4 中新引入了 NIO 类，它可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过 Java 堆里的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。

这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在堆内存和堆外内存来回拷贝数据。

PS： 直接内存不受Java堆大小的限制，但是既然是内存肯定还是会受本机总内存的影响

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