深入理解Java虚拟机 一、Java虚拟机运行时数据区

一、Java虚拟机运行时数据区



1.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，在虚拟机的模型里，

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，

分支、循环、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖计数器完成。

    由于JVM的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的，

在任何一个确定的时刻，一个处理器只会执行一条线程中的指令。为了线程切换后

能够恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，各线程之间

计数器互不影响，独立存储。线程私有的内存。

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。


2.Java虚拟机栈

Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)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方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)

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入栈到出栈的过程。

局部变量表所需的内存空间在编译间完成分配。

在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：

如果线程请求的的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；

如果虚拟机栈可以动态扩展，扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

3.本地方法栈

本地方法栈(Native Method Stack)与虚拟机栈所发挥的作用非常相似，不同的是，
虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

与Java虚拟机栈一样，本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常

虚拟机规范中没有对本地方法栈使用方式、数据结构强制规定，有的虚拟机(譬如Sun HotSpot)

直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一了。

4.Java堆

对大多数应用来说，Java堆(Java Heap)是Java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。几乎所有的对象实例

都会在这里分配内存。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。由于现在的收集器基本都采用分代收集算法，

所以Java堆还可以细分为:新生代和老年代;新生代再细致一点可以分为:

Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。

Java堆可以处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑上是连续的即可。

大小既可以固定也可以是可扩展的，通过-Xmx和-Xms控制大小。

如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常。

5.方法区

方法区(Method Area)与Java堆一样，也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
类信息、常量、静态变量等数据。

Java虚拟机规范对方法区的限制非常宽松，除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小

或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的。

这个区域的内存回收目标主要是这对常量池的回收和对类型的卸载。

当方法区无法满足内存分配需求时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

6.运行时常量池

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。

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，

还有一项信息是常量池，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。

运行期间也能将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用的比较多的便是String类的intern()方法。

既然运行时常量池是方法区的一部分，自然受到方法区的内存的限制，当常量池无法再申请到内存时

会抛出OutOfMemoryError异常。

7.直接内存

??????

出处:

《深入理解Java虚拟机 JVM高级特性与最佳实践》 周志明  著

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常量池

1. 8种基本类型的包装类和对象池

    java中基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术，这些类是Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean,另外两种浮点数类型的包装类则没有实现。另外Byte,Short,Integer,Long,Character这5种整型的包装类也只是在对应值小于等于127时才可使用对象池。

源码:

static final int low = -128;

static final int high;//127 high value may be configured by property

static final Integer cache[]; // low -- high

public static Integer valueOf(int i) {

assert IntegerCache.high >= 127;

if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)

return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];

return new Integer(i);//不在cache内还是new

}

//在值小于127时从常量池取值

Integer a = 127;

Integer b = 127;

System.out.println(a==b)//输出true

//值大于127时，不会从常量池中取值

Integer a = 128;

Integer b = 128;

System.out.println(a==b)//输出false

 

2. String实现了常量池技术

a.//s1,s2分别位于堆中不同空间

String a = new String("hello");

String b = new String("hello");

System.out.println(a==b)//输出false

b.//s3,s4位于常量池中同一空间

String a = "hello";

String b = "hello";

System.out.println(a==b);//输出true

c.//String的intern()方法

String a = "hello";

String b = new String("hello").intern();

System.out.println(a==b);//输出true

String的intern()方法会查找在常量池中是否存在一份equal相等的字符串,如果有则返回其引用,没有则生成一个字符串放入常量池，并返回常量池中该字符串的引用。