运行时数据区中包含哪些区域?哪些线程共享?哪些线程独享?

简介: 运行时数据区中包含哪些区域?哪些线程共享?哪些线程独享?【⭐⭐⭐⭐⭐】Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它管理的内存划分成若干个不同的数据区域。JDK 1.8 和之前的版本略有不同,下面会介绍到。

image.png image.png 区别就是 1.8有一个元数据区替代方法区了。

image.png 那么,Java 8 中 PermGen 为什么被移出 HotSpot JVM 了?我总结了两个主要原因(详见:JEP 122: Remove the Permanent Generation):


由于 PermGen 内存经常会溢出,引发恼人的 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen,因此 JVM 的开发者希望这一块内存可以更灵活地被管理,不要再经常出现这样的 OOM

移除 PermGen 可以促进 HotSpot JVM 与 JRockit VM 的融合,因为 JRockit 没有永久代。

根据上面的各种原因,PermGen 最终被移除,方法区移至 Metaspace,字符串常量移至 Java Heap。

image.png 程序计数器


程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间,由于JVM可以并发执行线程,因此会存在线程之间的切换,而这个时候就程序计数器会记录下当前程序执行到的位置,以便在其他线程执行完毕后,恢复现场继续执行。


JVM会为每个线程分配一个程序计数器,与线程的生命周期相同。


如果线程正在执行的是应该Java方法,这个计数器记录的是正在执行虚拟机字节码指令的地址。


如果正在执行的是Native方法,计数器的值则为空(undefined)


注意:程序计数器是唯一一个不会出现 OutOfMemoryError 的内存区域,它的生命周期随着线程的创建而创建,随着线程的结束而死亡。


本地方法栈


Java虚拟机栈是调用Java方法;本地方法栈是调用本地native方法,可以认为是通过 JNI (Java Native Interface) 直接调用本地 C/C++ 库,不受JVM控制。


方法执行完毕后相应的栈帧也会出栈并释放内存空间,也会出现 StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError 两种错误。

image.png 虚拟机栈


虚拟机栈 描述的是 Java 方法执行的内存模型:


每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame,是方法运行时的基础数据结构)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从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出栈的过程。


虚拟机栈是每个线程独有的,随着线程的创建而存在,线程结束而死亡。


在虚拟机栈内存不够的时候会OutOfMemoryError,在线程运行中需要更大的虚拟机栈时会出现StackOverFlowError。

image.png Java 堆


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,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。


堆是垃圾收集器管理的主要区域,又称为“GC堆”,可以说是Java虚拟机管理的内存中最大的一块。


现在的虚拟机(包括HotSpot VM)都是采用分代回收算法。在分代回收的思想中, 把堆分为:新生代+老年代+永久代(1.8没有了); 新生代 又分为 Eden + From Survivor + To Survivor区。

image.png 方法区


方法区(Method Area)与 Java 堆一样,是所有线程共享的内存区域。


方法区用于存储已经被虚拟机加载的类信息(即加载类时需要加载的信息,包括版本、field、方法、接口等信息)、final常量、静态变量、编译器即时编译的代码等。


方法区逻辑上属于堆的一部分,但是为了与堆进行区分,通常又叫“非堆”。


方法区比较重要的一部分是运行时常量池(Runtime Constant Pool),为什么叫运行时常量池呢?是因为运行期间可能会把新的常量放入池中,比如说常见的String的intern()方法。


元空间


1.8就把方法区改用元空间了。类的元信息被存储在元空间中。元空间没有使用堆内存,而是与堆不相连的本地内存区域。所以,理论上系统可以使用的内存有多大,元空间就有多大,所以不会出现永久代存在时的内存溢出问题。


可以通过 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 来指定元空间的大小。

image.png

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