JVM--JVM运行时数据区域详解

简介: Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域有各自的用途,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直存在,有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。根据《Java虚拟机规范》的规定,Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域,如图

参考资料列表:

JVM运行时数据区域

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域有各自的用途,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直存在,有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。根据《Java虚拟机规范》的规定,Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域,如图
在这里插入图片描述

图中方法区和堆属于线程共享区域,程序计数器、本地方法栈和Java虚拟机栈是线程独立隔离区域

程序计数器

程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间,它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在Java虚拟机的概念模型里[插图],字节码解释器工作时就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,它是程序控制流的指示器,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虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来实现的,在任何一个确定的时刻,一个处理器(对于多核处理器来说是一个内核)都只会执行一条线程中的指令。因此,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数器,各条线程之间计数器互不影响,独立存储,我们称这类内存区域为“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;如果正在执行的是本地(Native)方法,这个计数器值则应为空(Undefined)。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。

程序计数器的特点

  • 1.线程隔离性,每个线程工作时都有属于自己的独立计数器。
  • 2.执行java方法时,程序计数器是有值的,且记录的是正在执行的字节码指令的地址(参考上一小节的描述)。
  • 3.执行native本地方法时,程序计数器的值为空(Undefined)。因为native方法是java通过JNI直接调用本地C/C++库,可以近似的认为native方法相当于C/C++暴露给java的一个接口,java通过调用这个接口从而调用到C/C++方法。由于该方法是通过C/C++而不是java进行实现。那么自然无法产生相应的字节码,并且C/C++执行时的内存分配是由自己语言决定的,而不是由JVM决定的。
  • 4.程序计数器占用内存很小,在进行JVM内存计算时,可以忽略不计。
  • 5.程序计数器,是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError的区域。

Java虚拟机栈

与程序计数器一样,Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)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方法执行的线程内存模型:每个方法被执行的时候,Java虚拟机都会同步创建一个栈帧[插图](Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一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栈中从入栈到出栈的过程。

本地方法栈

本地方法栈(Native Method Stacks)与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的,其区别只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地(Native)方法服务。
在这里插入图片描述

堆Heap

Java堆(Java Heap)是虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java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。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,Java世界里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。如果在Java堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。

  • 堆又分为以下几块区域

在这里插入图片描述

方法区

方法区(Method Area)与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。如果方法区无法满足新的内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError异常。在栈深度溢出时抛出StackOverflowError

目录
相关文章
|
2月前
|
存储 缓存 算法
深入浅出JVM(二)之运行时数据区和内存溢出异常
深入浅出JVM(二)之运行时数据区和内存溢出异常
|
8天前
|
存储 Java C++
Java虚拟机(JVM)管理内存划分为多个区域:程序计数器记录线程执行位置;虚拟机栈存储线程私有数据
Java虚拟机(JVM)管理内存划分为多个区域:程序计数器记录线程执行位置;虚拟机栈存储线程私有数据,如局部变量和操作数;本地方法栈支持native方法;堆存放所有线程的对象实例,由垃圾回收管理;方法区(在Java 8后变为元空间)存储类信息和常量;运行时常量池是方法区一部分,保存符号引用和常量;直接内存非JVM规范定义,手动管理,通过Buffer类使用。Java 8后,永久代被元空间取代,G1成为默认GC。
21 2
|
12天前
|
监控 算法 Java
Java虚拟机(JVM)使用多种垃圾回收算法来管理内存,以确保程序运行时不会因为内存不足而崩溃。
【6月更文挑战第20天】Java JVM运用多种GC算法,如标记-清除、复制、标记-压缩、分代收集、增量收集、并行收集和并发标记,以自动化内存管理,防止因内存耗尽导致的程序崩溃。这些算法各有优劣,适应不同的性能和资源需求。垃圾回收旨在避免手动内存管理,简化编程。当遇到内存泄漏,可以借助VisualVM、JConsole或MAT等工具监测内存、生成堆转储,分析引用链并定位泄漏源,从而解决问题。
24 4
|
14天前
|
算法 Java
Java垃圾回收(Garbage Collection,GC)是Java虚拟机(JVM)的一种自动内存管理机制,用于在运行时自动回收不再使用的对象所占的内存空间
【6月更文挑战第18天】Java的GC自动回收内存,包括标记清除(产生碎片)、复制(效率低)、标记整理(兼顾连续性与效率)和分代收集(区分新生代和老年代,用不同算法优化)等策略。现代JVM通常采用分代收集,以平衡性能和内存利用率。
38 3
|
20天前
|
存储 缓存 安全
JVM(三)-运行时数据区(栈、程序计数器)
JVM(三)-运行时数据区(栈、程序计数器)
13 2
|
29天前
|
存储 Java 编译器
【JavaEE初阶】 JVM 运行时数据区简介
【JavaEE初阶】 JVM 运行时数据区简介
|
2月前
|
安全 Java
【JVM】运行时数据区、程序计数器
【JVM】运行时数据区、程序计数器
7 0
|
2月前
|
存储 缓存 Java
JVM 运行时内存篇
JVM 运行时内存篇
17 0
|
2月前
|
存储 监控 安全
JVM工作原理与实战(十九):运行时数据区-方法区
JVM作为Java程序的运行环境,其负责解释和执行字节码,管理内存,确保安全,支持多线程和提供性能监控工具,以及确保程序的跨平台运行。本文主要介绍了方法区、方法区在Java虚拟机的实现、类的元信息、运行时常量池、字符串常量池、静态变量的存储等内容。
25 0
|
2月前
|
存储 Arthas 监控
JVM工作原理与实战(十八):运行时数据区-堆
JVM作为Java程序的运行环境,其负责解释和执行字节码,管理内存,确保安全,支持多线程和提供性能监控工具,以及确保程序的跨平台运行。本文主要介绍了运行时数据区、堆介绍、堆的关键参数等内容。
20 0