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JVM虛擬機(jī)筆記之運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域(一)

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摘要：本文參照深入了解虛擬機(jī)周志明，純粹做做筆記，寫寫自己覺得較為重要的內(nèi)容方便理解虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)如下程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器寄存器是一塊較小的內(nèi)存空間，看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行指示器。異常情況也與虛擬機(jī)棧一致。

本文參照深入了解Java虛擬機(jī)-周志明，純粹做做筆記，寫寫自己覺得較為重要的內(nèi)容方便理解

Java虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)如下：

1.程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器(PC寄存器)是一塊較小的內(nèi)存空間，看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行指示器。

1.字節(jié)碼解釋器工作時(shí)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，如分支丶循環(huán)丶跳轉(zhuǎn)丶異常處理丶線程恢復(fù)等。

2.多線程是通過(guò)線程輪流分配CPU時(shí)間方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了上下文切換后恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每個(gè)線程有獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器，因此這塊內(nèi)存是線程私有的。

3.執(zhí)行過(guò)程若線程執(zhí)行Java方法，則計(jì)數(shù)器記錄的是當(dāng)前運(yùn)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址；若執(zhí)行的是native方法，則計(jì)數(shù)器為空。

4.此內(nèi)存區(qū)域是唯一沒有內(nèi)存溢出的區(qū)域。

2.Java虛擬機(jī)棧

虛擬機(jī)棧：也是私有的，它的生命周期與線程相同（調(diào)用至執(zhí)行完畢對(duì)應(yīng)著入棧和出棧過(guò)程。）。Java虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，每個(gè)方法執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)在棧創(chuàng)建一個(gè)棧幀（方法運(yùn)行時(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）.

可通過(guò)參數(shù) 棧幀是方法運(yùn)行期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)棧容量可由-Xss設(shè)置

.
1.棧幀：用于保存局部變量表丶操作數(shù)棧丶動(dòng)態(tài)鏈接丶方法出口等信息。

局部變量表：32位變量槽，存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型、對(duì)象引用（reference類型，不同于對(duì)象本身，可能是指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔?，也可能是指向一個(gè)代表對(duì)象的句柄或其他與此對(duì)象相關(guān)的位置）、returnAddress類型(指向了一條字節(jié)碼指令的地址)。

操作數(shù)棧：基于棧的執(zhí)行引擎，虛擬機(jī)把操作數(shù)棧作為它的工作區(qū)，大多數(shù)指令都要從這里彈出數(shù)據(jù)、執(zhí)行運(yùn)算，然后把結(jié)果壓回操作數(shù)棧。

動(dòng)態(tài)連接：每個(gè)棧幀都包含一個(gè)指向運(yùn)行時(shí)常量池（方法區(qū)的一部分）中該棧幀所屬方法的引用。持有這個(gè)引用是為了支持方法調(diào)用過(guò)程中的動(dòng)態(tài)連接。Class文件的常量池中有大量的符號(hào)引用，字節(jié)碼中的方法調(diào)用指令就以常量池中指向方法的符號(hào)引用為參數(shù)。這些符號(hào)引用一部分會(huì)在類加載階段或第一次使用的時(shí)候轉(zhuǎn)化為直接引用，這種轉(zhuǎn)化稱為靜態(tài)解析。另一部分將在每一次的運(yùn)行期間轉(zhuǎn)化為直接應(yīng)用，這部分稱為動(dòng)態(tài)連接

方法出口：返回方法被調(diào)用的位置，恢復(fù)上層方法的局部變量和操作數(shù)棧，如果無(wú)返回值，則把它壓入調(diào)用者的操作數(shù)棧。

備注：另外局部變量表的內(nèi)存空間在編譯期間就確定了，運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)改變，如double long占據(jù)2個(gè)局部變量空間，其余數(shù)據(jù)類型占用一個(gè)。

2.異常情況：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，則拋出StackOverflowError;不過(guò)現(xiàn)在大部分可以支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，若擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存，則拋出OutofMemoryError.

3.本地方法棧：

本地方法棧和Java虛擬機(jī)棧作用類似，區(qū)別是虛擬機(jī)棧為Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)，而本地方法棧為虛擬機(jī)使用到的native方法服務(wù)。異常情況也與虛擬機(jī)棧一致。

4.Java堆：

可通過(guò)參數(shù) -Xms 初始堆大小和-Xmx 最大堆大小-Xmn 新生代` 設(shè)置

虛擬機(jī)中管理的內(nèi)存最大的一塊，所有線程共享，虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域唯一目的是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有對(duì)象實(shí)例及數(shù)組都要在堆上分配內(nèi)存。（隨著JIT編譯器發(fā)展和逃逸技術(shù)，可能有些實(shí)例不在堆分配）。

1.垃圾收集:Java堆是垃圾回收的主要區(qū)域，從內(nèi)存回收的角度來(lái)看，由于現(xiàn)在收集器基本采用分代收集算法，

所以堆還可以細(xì)分為：

新生代：包括Eden區(qū)、From Survivor區(qū)、To Survivor區(qū)，系統(tǒng)默認(rèn)大小Eden:Survivor=8:1:1。

老年代：在年輕代中經(jīng)歷了N次垃圾回收后仍然存活的對(duì)象，就會(huì)被放到老年代中。因此，可以認(rèn)為老年代中存放的都是一些生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象。

2.從內(nèi)存分配的角度來(lái)看，線程共享的堆可能會(huì)劃分出多個(gè)線程私有的分配緩沖區(qū)（Thread Local Allocation Buffer.TLAB）.
劃分目的：為了更好地回收內(nèi)存，或者更快得分配內(nèi)存。

3.Java堆可以處在物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間，只要邏輯連續(xù)即可，堆也是可擴(kuò)展的（通過(guò) -Xmx -Xms控制）。

5.方法區(qū)（元空間,Metaspace）：

可通過(guò)參數(shù)-XX:MaxPermSize設(shè)置

與堆相同，也是線程共享的數(shù)據(jù)區(qū)域，用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息丶常量丶靜態(tài)變量丶即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。

垃圾收集：垃圾收集行為在此區(qū)域較少出現(xiàn)，回收目標(biāo)主要是針對(duì)常量池的回收和對(duì)類型的卸載，但是對(duì)類型卸載很苛刻，對(duì)此區(qū)域未完全回收則出現(xiàn)內(nèi)存泄漏。

運(yùn)行時(shí)常量池

可通過(guò)參數(shù)-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize設(shè)置

屬于方法區(qū)的一部分。class文件除了有類的版本，方法，字段，接口等描述信息外，還有常量池用于存放編譯器生成的各種字面量和符號(hào)引用，類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池存放。

常量池（ConstantPool）：常量池?cái)?shù)據(jù)編譯期被確定，是Class文件中的一部分。存儲(chǔ)了類、方法、接口等中的常量，當(dāng)然也包括字符串常量。

運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool）：方法區(qū)的一部分，所有線程共享。虛擬機(jī)加載Class后把常量池中的數(shù)據(jù)放入到運(yùn)行時(shí)常量池。

常量池中主要存放兩大類常量：字面量（Literal）和符號(hào)引用（Symbolic Reference）。
1.字面量：文本字符串、聲明為final的常量值等。

2.符號(hào)引用：類和接口的完全限定名（Fully Qualified Name）、字段的名稱和描述符（Descriptor）、方法的名稱和描述符,還有文本字符串的引用。

比如說(shuō):String a = "123";Class b =XX.Class,String c =類final變量中，abc都是符號(hào)引用

JDK1.6之前字符串常量池位于方法區(qū)之中。

JDK1.7字符串常量池已經(jīng)被挪到堆之中。

備注：運(yùn)行時(shí)常量池還具備動(dòng)態(tài)性，并非只編譯器才能產(chǎn)生，運(yùn)行期也可以產(chǎn)生，比如String的intern方法。

6.直接內(nèi)存

可通過(guò)-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，則默認(rèn)與Java堆的最大值（-Xmx指定）一樣。直接內(nèi)存為非虛擬機(jī)內(nèi)存，如下：

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