【JVM之内存与垃圾回收篇】运行时数据区概述及线程

运行时数据区概述及线程

前言

本节主要讲的是运行时数据区，也就是下图这部分，它是在类加载完成后的阶段

首先栈、堆与方法区都是在内存中的，都是属于运行时数据区，读入了内存才能被称作运行时。
栈是运行时的单位，而堆是存储的单位。

类似于CPU寄存器和内存的关系，而CPU的架构难以统一，为了跨平台，所以栈没有放在寄存器，而是栈与堆都放在了内存中。

• 栈解决程序在内存中的运行问题，即 程序如何执行，或者说如何处理数据。（类似于寄存器）
• 堆解决的是程序在内存中的数据存储问题，即 数据怎么放，放哪里。（内存层面的持久化，类比内存存储）

注意：****灰色的为单独线程私有的，红色的为多个线程共享的。即：

• 每个线程独立：包括程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈。

理解：因为是解决运行问题，线程运行也需要靠它，自然是线程独立的

• 线程间共享：堆、方法区（堆外内存或永久代或元空间、代码缓存）。

理解：因为是内存层面的持久化，自然是可以被其他线程共享访问的，类似于Redis解决分布式存储缓存问题。

当我们通过前面的：类的加载-> 验证 -> 准备 -> 解析 -> 初始化 这几个阶段完成后，就会用到执行引擎对我们的类进行使用，同时执行引擎将会使用到我们运行时数据区

也就是大厨做饭，我们把大厨后面的东西（切好的菜，刀，调料），比作是运行时数据区。而厨师可以类比于执行引擎，将通过准备的东西进行制作成精美的菜品

内存是非常重要的系统资源，是硬盘和 CPU 的中间仓库及桥梁，承载着操作系统和应用程序的实时运行 JVM 内存布局规定了 Java 在运行过程中内存申请、分配、管理的策略，保证了 JVM 的高效稳定运行。不同的 JVM 对于内存的划分方式和管理机制存在着部分差异。结合 JVM 虚拟机规范，来探讨一下经典的 JVM 内存布局。

我们通过磁盘或者网络 IO 得到的数据，都需要先加载到内存中，然后 CPU 从内存中获取数据进行读取，也就是说内存充当了 CPU 和磁盘之间的桥梁

运行时数据区的完整图

Java 虚拟机定义了若干种程序运行期间会使用到的运行时数据区，其中有一些会随着虚拟机启动而创建，随着虚拟机退出而销毁。另外一些则是与线程一一对应的，这些与线程对应的数据区域会随着线程开始和结束而创建和销毁。

灰色的为单独线程私有的，红色的为多个线程共享的。即：

• 每个线程独立：包括程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈。
• 线程间共享：堆、方法区（堆外内存或永久代或元空间、代码缓存）

注意：我们的GC回收的就是堆和方法区中的内容，因为它们是线程共享的；而栈是线程私有的，且栈使用完可以自行弹出。

线程

线程是一个程序里的运行单元。JVM 允许一个应用有多个线程并行的执行。

在 Hotspot JVM 里，每个线程都与操作系统的本地线程直接映射。

• 当一个 Java 线程准备好执行以后，此时一个操作系统的本地线程也同时创建。Java 线程执行终止后，本地线程也会回收。

操作系统负责所有线程的安排调度到任何一个可用的 CPU 上。一旦本地线程初始化成功，它就会调用 Java 线程中的 run() 方法。

JVM 系统线程

如果你使用 jconsole 或者是任何一个调试工具，都能看到在后台有许多线程在运行。这些后台线程不包括调用 public static void main(String[])的 main 线程以及所有这个 main 线程自己创建的线程。

这些主要的后台系统线程在 Hotspot JVM 里主要是以下几个：

• 虚拟机线程：这种线程的操作是需要 JVM 达到安全点才会出现。这些操作必须在不同的线程中发生的原因是他们都需要 JVM 达到安全点，这样堆才不会变化。这种线程的执行类型包括“stop-the-world”的垃圾收集，线程栈收集，线程挂起以及偏向锁撤销。
• 周期任务线程：这种线程是时间周期事件的体现（比如中断），他们一般用于周期性操作的调度执行。
• GC 线程：这种线程对在 JVM 里不同种类的垃圾收集行为提供了支持。
• 编译线程：这种线程在运行时会将字节码编译成到本地代码。
• 信号调度线程：这种线程接收信号并发送给 JVM，在它内部通过调用适当的方法进行处理。