说明
本篇文章是自己学习ＪＶＭ的运行数据区的总结．
一,运行时数据区
Java虚拟机由三个子系统构成,分别是类加载子系统,JVM运行时数据区和执行引擎组成.一个Class文件先要经过类加载器–>运行时数据区–>执行引擎最终才会被执行.
而运行时数据区就是本篇文章所要重点讨论的.
Java虚拟机定义了在程序执行的时候所使用到的各种运行时数据区域.
其中一些数据区域是在Java虚拟机启动时创建的,仅在Java虚拟机退出时才被销毁.
其他数据区域是每个线程的,在创建线程时被每个线程所创建的数据区域,这些被每个线程所创建的数据区域,只有在线程退出的时候,才会被销毁.
如下图所示,这是一个比较经典的一幅结构图:
(1)程序计数器
Java虚拟机一次可以支持多个线程,所以这也就是我们经常提到的
多线程.每个Java虚拟机线程都有自己的程序计数器.
每个线程私有的.
在JVM中,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,在同一时刻一个处理器内核只会执行一条线程,处理器切换线程时并不会记录上一个线程执行到哪一个位置,所以为了线程切换后依然能恢复到上一次所执行到的位置,每个线程都需要各自独立的程序计数器.
提到程序计数器,你可能会想到操作系统中所学到的冯 ·诺伊曼计算机体系结构
如果你忘记了,整好可以通过下面这个资料来普及一下这个知识点:
冯 ·诺伊曼计算机体系结构的主要内容之一就是“程序预存储，计算机自动执行”！处理器要执行的程序（指令序列）都是以二进制代码序列方式预存储在计算机的存储器中，处理器将这些代码逐条地取到处理器中再译码、执行，以完成整个程序的执行。为了保证程序能够连续地执行下去，CPU必须具有某些手段来确定下一条取指指令的地址。程序计数器（PC ）正是起到这种作用，所以通常又称之为‘指令计数器’。**CPU总是按照PC的指向对指令序列进行取指、译码和执行，也就是说，最终是PC 决定了程序运行流向。**故而，程序计数器（PC ）属于特别功能寄存器范畴，不能自由地用于存储其他运算数据。
在程序开始执行前，将程序指令序列的起始地址，即程序的第一条指令所在的内存单元地址送入PC，CPU 按照 PC的指示从内存读取第一条指令（取指）。当执行指令时，CPU自动地修改PC 的内容，即每执行一条指令PC增加一个量，这个量等于指令所含的字节数（指令字节数），使 PC总是指向下一条将要取指的指令地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的，所以修改PC 的过程通常只是简单的对PC 加“指令字节数”。
(2)Java虚拟机栈
Java虚拟机栈与程序计数器一样,也是每个线程私有的.
它的生命周期也是随着现成的生命周期诞生和销毁的.
每个Java虚拟机线程都有一个私有Java虚拟机栈,与该线程同时创建.
Java虚拟栈的责任:
当每个方法被执行的时候,Java虚拟机都会创建一个栈帧,用于存储
局部变量表,操作数栈,动态连接,方法出口等信息.每一个方法被调用到执行完毕的过程,就是一个栈帧在虚拟机栈中从
入栈到出栈的过程.
(3)本地方法栈
本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是差不做的.
区别:
虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务(也就是执行字节码);
本地方法栈是为虚拟机使用到的本地方法服务.
Java方法:
这个不用多解释了吧,例如最常见的
set和get方法,还有自定义的方法等.
本地方法(Native Method):
简单地讲，一个Native Method就是一个java调用非java代码的接口。
一个Native Method是这样一个java的方法：该方法的实现由
非java语言实现，比如C。这个特征并非java所特有，很多其它的编程语言都有这一机制，比如在C＋＋中，你可以用extern "C"告知C＋＋编译器去调用一个C的函数。
(4)Java堆
Java堆(Java Heap)是被所有线程所拥有的一块内存区域,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,运行的Java应用程序所有的对象实例都是在此分配内存的;
(5)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
已经被虚拟机加载类型信息,常量,静态变量,即时编译器编译后的代码缓存等数据.
(6)运行时常量池
运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分.
Class文件中除了有类的
版本,字段,方法,接口等描述信息外,还有一些信息是常量池表(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用,这部分内存将在类加载后存放到方法区运行时常量池中.
字面量:
在计算机科学中，字面量（literal）是用于表达源代码中一个固定值的表示法（natation）。几乎所有计算机编程语言都具有对基本值的字面量表示，诸如：整数、浮点数以及字符串；而有很多也对布尔类型和字符类型的值也支持字面量表示；还有一些甚至对枚举类型的元素以及像数组、记录和对象等符合类型的值也支持字面量表示法。
字面量就是比如说int a = 1; 这个1就是字面量。又比如String a = “abc”,这个abc就是字面量。
在java中，一个java类将会编译成一个class文件。在编译时，java类并不知道引用类的实际内存地址，因此只能使用符号引用来代替。比如org.simple.People类要引用org.simple.Tool类，在编译时People类并不知道Tool类的实际内存地址，因此只能使用符号org.simple.Tool(假设)来表示Tool类的地址。而在类装载器装载People类时，此时可以通过虚拟机获取Tool类 的实际内存地址，因此便可以既将符号org.simple.Tool替换为Tool类的实际内存地址，及直接引用地址。
二,总结
JVM虚拟机包含:
- 1,程序计数器
- 2,Java虚拟机栈
- 3,本地方法栈
- 4,Java堆
- 5,方法区(6,运行时常量池;)
1,程序计数器:
在JVM中,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,在同一时刻一个处理器内核只会执行一条线程,处理器切换线程时并不会记录上一个线程执行到哪一个位置,所以
为了线程切换后依然能恢复到上一次所执行到的位置,每个线程都需要各自独立的程序计数器.
2,Java虚拟机栈:
当每个方法被执行的时候,Java虚拟机都会创建一个栈帧,用于存储
局部变量表,操作数栈,动态连接,方法出口等信息.每一个方法被调用到执行完毕的过程,就是一个栈帧在虚拟机栈中从
入栈到出栈的过程.
3,本地方法栈:
本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是差不做的.
区别:
虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务(也就是执行字节码);
本地方法栈是为虚拟机使用到的本地方法服务.
4,Java堆:
Java堆(Java Heap)是被所有线程所拥有的一块内存区域,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,运行的Java应用程序所有的对象实例都是在此分配内存的;
5,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
已经被虚拟机加载类型信息,常量,静态变量,即时编译器编译后的代码缓存等数据.
6,运行时常量池:
运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分.
Class文件中除了有类的
版本,字段,方法,接口等描述信息外,还有一些信息是常量池表(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用,这部分内存将在类加载后存放到方法区运行时常量池中.
参考资料:
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-2.html#jvms-2.5.1
https://www.cnblogs.com/wjt6/p/9635752.html
http://blog.sina.com.cn/s/blog_62714d6a0100mjgs.html
https://www.cnblogs.com/chen-jack/p/7904510.html
