Java运行时数据区域

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一、程序计数器

1.功能

程序计数器是一块较小的内存空间,它可以看作是当前线程执行的字节码的行号指示器(作用和CPU中的指令指针寄存器功能相似),通过该计数器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、线程恢复等基础功能都要依赖该计数器来完成。

2.所有者

程序计数器是线程独有的,各个线程之间计数器互不影响。

3.生命周期

与线程相同

4.存储内容

当线程正在执行一个Java方法时,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Native方法,这个计数器的值则为空(Undefined)。

5.异常

该内存区域是唯一一个Java虚拟机规范中没有规定OutOfMemoryError情况的区域。

二、Java虚拟机栈

1.功能

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),从调用到执行完成的过程就是栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

2.所有者

线程私有

3.生命周期

与线程相同

4.存储内容

栈帧(栈帧中用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息)。

5.异常

Java虚拟机规范中对这个区域规定了两种异常状况:

  • 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度将抛出StackOverflowError异常。
  • 如果虚拟机可以动态扩展,扩展时无法申请足够的内存将抛出OutOfMemoryError异常。

三、本地方法栈

1.功能

本地方法栈与虚拟机栈作用非常相似,区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(字节码)服务,本地方法栈为虚拟机使用Native方法服务。
注:在Java虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定,因此具体的虚拟机可以自由实现,有的虚拟机直接将本地方法栈与虚拟机栈合二为一(如Sun HotSpot虚拟机)

2.所有者

线程私有

3.生命周期

与线程相同

4.存储内容

存储局部变量表、操作数栈、方法出口等信息

5.异常

Java虚拟机规范中对这个区域规定了两种异常状况:

  • 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度将抛出StackOverflowError异常。
  • 如果虚拟机可以动态扩展,扩展时无法申请足够的内存将抛出OutOfMemoryError异常。

四、Java堆

1.功能

Java堆是Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块(对于大多数应用来说),功能就是存放对象实例。Java堆也是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也被称为“GC堆”(在 Java虚拟机规范中规定所有的对象数组都要在堆上分配,但是随之JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟,栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化,所有对象都在堆上变得不再绝对)

2.所有者

所有线程共享

3.生命周期

在虚拟机启动时创建,在虚拟机关闭时回收

4.存储内容

存放对象实例

5.异常

Java虚拟机规范中规定,Java可以在物理空间上不连续,只要逻辑空间上是连续的即可,所以实现Java堆既可以固定大小也可以动态扩展,(通过-Xmx和-Xms控制)当堆无法再扩展时会抛出OutOfMemoryError异常。

五、方法区

1.功能

存储类对象,运行时常量池等

2.所有者

所有线程共享

3.生命周期

虚拟机运行的整个过程

4.存储内容

虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据

5.异常

Java虚拟机规范中规定,当方法区无法再扩展时会抛出OutOfMemoryError异常。

深入理解java虚拟机(第二版)

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