jvm内存简介

jvm将内存分为方法区、堆区、栈区和本地方法栈。其中堆区一般最大，对于部分jvm实现来说，方法区和栈区有可能是从堆顶分配而来的空间。本地方法栈是不受虚拟机限制的内存区域，由具体实现语言(C或者C++)来进行管理。其中方法区用来装载类信息和常量信息；堆区用来保存对象数据；栈区保存运行时数据；本地方法栈用来保存本地方法运行时数据。如下图所示：

                          

 

 

 

 

方法区中装载的每个类包含：

1.类型信息：

• • 类的全限定名
  • 类的直接超类的全限定名
  • 类的类型(接口、类)
  • 类修饰符
  • 类的常量池 (ps:方法区为每一个被装载的类维护了一个常量池)

• • 类的字段信息
    • 字段修饰符
    • 字段类型
    • 字段名
  • 方法信息
    • 方法修饰符
    • 返回类型
    • 方法名
    • 方法字节码
    • 操作数栈和该方法的的栈帧中的局部变量区的大小
    • 方法的字节码
    • 异常表
  • 静态变量 （编译时常量处理方式有所不同）

• • 它所属的classloader的引用
  • 指向它的class对象的引用

　　　　每个被装载的类在装载之后都会生成一个java.lang.Class对象,这个引用就是指向了它。

2.方法表

　　为了加快访问速度，虚拟机在装载类时，会为每一个非抽象类和非接口类实现一个方法表，包括父类或者超类继承来的方法。数据结构因实现者不同而不同，一般都是一个数组，运行时调用方法可以直接访问方法表快速定位方法位置。

3.类的字节码

　　运行class文件当然要有字节码，不然虚拟机跑个pi呀

 

堆区

　　所有创建的引用类型对象都存放在了堆区，java程序猿只负责实例化堆区对象，由垃圾回收器负责回收不可用的对象。

　　对象在堆区的表示或者数据结构有虚拟机实现者来定义，存在差距。

　　堆空间中对象必须要有一个指向方法区中类信息的指针，可能的数据结构如下图1：句柄池存放着所有堆中对象的句柄，每个句柄对象包含两个指针，一个指向堆中的实例对象，另一个指向方法区中的类信息，在函数栈或者其他数据结构中存储句柄池中句柄的引用（即对象的引用）。还有一种设计就是将句柄池和对象池合并，在此不再赘述，见下图2.

　　      

　　　　　　　　  图 1. 堆区实现方式一　　　　　　　　　  　　　图 2. 堆区实现方式二　　　　　　　　　　　　

 

程序计数器

　　对于每一个线程来说，都有自己的pc寄存器(程序计数器),它在线程启动时被创建，大小为一个字长。总是指向下一个要执行的指令的地址。如果下一个指令是调用一个本地方法，那pc值为“undefined”

 

java栈

　　对于每一个线程来说，都有字节的java栈。栈以栈帧为单位保存当前线程的运行状态，且只有两种操作，入栈和出栈。当前栈帧对应当前方法，每一个方法只有一个栈帧，方法内的局部变量、参数、中间运算结果均保存在同一个栈帧中。当方法结束时(正常return或者抛出异常)，该方法对应的栈帧都会被出栈。

　　栈帧。java栈的单位，由三部分组成：

• 局部变量表

　　　　以字长为单位，在编译时确定大小。一般用数组表示，下表从0开始，如果是静态方法，则变量表0位置为函数参数第一个数据；如果是实例方法，则变量表0位置　　是该方法所属对象的this指针，类型为reference。对于局部变量中对象，存储类型为reference(引用)，即对象的指针。并且byte、short、boolean、char类型在局部变　　量表里面均是以int存储，等方法执行结束，除boolean外，其他类型都将被还原为原类型。

• 操作数栈
  • 和局部变量相同，以字长为单位，在编译时确定大小。只有出栈和入栈两种操作
• 帧数据区
  • 动态大小。包含常量池信息、方法正常返回、异常表和调试信息。

本地方法栈

　　本地方法栈是虚拟机或者java程序调用本地方法时产生的本地方法栈。

　　当一个java线程调用本地方法时不会产生新的栈帧，然后本地方法开始执行，本地方法执行完成时，返回数据给java线程的当前栈帧。并且本地方法一般是由C或者C++编写，其执行权限和java虚拟机相同，可以获取系统任意操作。

　　eg：

　　

　　java当前线程栈调用了两个java方法产生了两个java栈帧，然后第二个java方法调用了本地方法，产生了本地方法栈，由于本地方法可以通过本地方法接口调用任意java函数，所以本地方法调用了新的java函数，产生了两个新的栈帧。