java虚拟机的内存管理

 

一、所有线程共享的数据区

　　当虚拟机装载一个class文件时，它会从这个class文件包含的二进制数据中解析类型信息，然后把这些类型信息放到方法区中；当程序运行时，虚拟机会把所有该程序在运行时创建的对象都放到堆中，如图5-2中对方法区和堆的描述。

1、java堆

　　是java虚拟机所管理的内存中最大的一块。被所有线程共享，在虚拟机启动时创建。

　　作用：存放对象实例及数组。方法中的final局部变量放在堆中，而非栈中。

　　Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。

　　从内存回收角度看，现在的收集器基本都是分代收集算法，所以java堆细分为：新生代和老年代，再细致一点分为Eden,From Survivor, To Survivor。

　　从内存分配角度看，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。

　　Java堆可以使物理上不连续的内存空间，只要逻辑上连续。可以固定大小，可以扩展。现在一般都是可扩展的。

　　如果堆中没有内存分配或无法扩展，抛出OutOfMemoryError异常。

2、方法区

　　与堆一样，由所有线程共享的内存区域，不需连续内存，可选固定大小或者可扩展大小。还可以选择不实现垃圾收集，其实这个区域的回收是有必要的，所以一般相对较少地执行垃圾收集。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载

　　作用：存储已被虚拟机加载的类信息、常量（final修饰的成员变量表示常量）、静态变量（注意局部变量不能加static，所以这里的静态变量是静态成员变量）、即时编译器编译后的代码等。

　　如果方法区无法满足内存分配，抛出OutOfMemoryError异常。

3、运行时常量池

　　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，还有一项信息室常量池，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。一般还会把翻译出来的直接引用也存储在这里。

　　运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个特征是具备动态性，java语言并不要求常量一定只能在编译期产生，也就是并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可将新的常量放入池中，应用较多的是String类的intern()方法。

　　当常量池无法再申请到内存时，抛出OutOfMemoryError异常。

二、线程私有数据区

　　当每个新线程被创建时，它都将得到自己的PC寄存器（程序计数器）及一个java栈。

　　如果线程正在执行的是一个java方法，则PC寄存器的值将总是指示下一条将被执行的指令，而它的java栈总是存储该线程中java方法调用的状态，包括它的局部变量、被调用时传进来的参数、它的返回值、运算的中间结果等。

　　而本地方法调用的状态，则是以某种依赖于具体实现的方式存储在本地方法栈中，也可能是在寄存器或其他某些与特定实现相关的内存区中。

　　Java栈由许多栈帧组成，一个栈帧包含一个java方法调用的状态。当线程调用一个java方法时，虚拟机压入一个新的栈帧到该线程的java栈中；当该方法返回时，这个栈帧被从java栈中弹出并抛弃。

　　图5-3，描述了java虚拟机为每个线程创建的内存区，这些内存区域是私有的，任何线程都不能访问另一个线程的pc寄存器或java栈。

　　图5-3中有3个线程正在执行，1,2正在执行java方法，它们的PC寄存器（浅色）总是指向下一条将被执行的指令；3正在执行本地方法，它的pc寄存器（深色）的值是不确定的。Java栈向下生长，栈顶在底部。当前正在执行的方法的栈帧是浅色。

1、程序计数器（PC寄存器）

　　是一块较小的内存空间，是唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

　　作用：PC寄存器的值将总是指示该线程下一条将被执行的指令，即当前线程所执行的字节码（.class）的行号指示器。字节码解释器工作是通过改变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、线程恢复等基本功能都需要依赖这个计算器完成。

　　为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都有一个独立的程序计数器，各个线程之间的计数器互不影响，独立存储，这类内存区域为“线程私有”的内存。

2、JAVA虚拟机栈

　　与程序计数器一样，java虚拟机栈也是线程私有的，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：每个方法被执行时都会同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储java栈总是存储该线程中java方法调用的状态，包括它的局部变量、被调用时传进来的参数、它的返回值、运算的中间结果等。每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从入栈到出栈的过程。

　　局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型、对象引用和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，在方法运行期间不会局部变量表的大小。

　　对这个区域规定了两种异常：StackOverflowError异常，线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度；OutOfMemoryError异常，如果虚拟机栈可以动态扩展，当扩展无法申请到足够内存时。

3、本地方法栈

　　与虚拟机栈作用相似，抛出的异常也是那两个，有些虚拟机将两者合二为一。两者区别：

　　虚拟机栈为虚拟机执行java方法（即字节码）服务；本地方法栈为虚拟机使用Native方法服务。

 

 

 

                   ------------摘自《深入理解java虚拟机 周志明》和《深入java虚拟机第二版》