运行时数据区

运行时数据区

 

 

程序计数器

也叫PC寄存器

• 它是一块较小的内存空间；

• 当前线程执行的字节码的行号指示器，是程序控制流的指示器；

• 每个线程都有一个独立的程序计数器，线程间的计数器互不影响，独立存储，属于“线程私有”的内存；

• 如果线程正在执行的是一个java方法，那么程序计数器记录的应该是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；

• 如果线程正在执行的是一个本地（Native）方法，程序计数器的值应该为空（Undefined）；

• 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

虚拟机栈

• 线程私有

• 描述了java方法执行的线程内存模型：

  • 每个方法被执行时，java虚拟机栈会同步创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；

  • 每一个方法被调用直至执行完毕的过程，都对应着一个栈帧从入栈到出栈的过程

• 两种异常情况：

  • StackOverflowError:线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度时，会抛出StackOverflowError

  • OutOfMemoryError:如果虚拟机栈可动态拓展，当栈拓展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError

局部变量表

• 存放了编译期可知的各种java虚拟机基本数据类型、对象引用和returnAddress类型

  • 基本数据类型（boolean \ byte \ char \ short \ int \ float \ long \ double）

  • 对象引用（引用地址或句柄）

  • returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）

• 这类数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽（slot）表示

  • 64位的long和double类型的数据占用两个slot,其余类型占用一个

• 局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配

  • 当进入一个方法时，需要在栈帧中分配多大空间的局部变量表是完全确定的，在方法运行期间不会改变

本地方法栈

• 虚拟机栈是为虚拟机执行java方法（字节码）服务，而本地方法栈是为虚拟机执行本地（Native）方法服务

• 具体的虚拟机可以根据需要自由实现它，例如HotSpot虚拟机直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一

• 两种异常情况,同虚拟机栈：

  • StackOverflowError:线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度时，会抛出StackOverflowError

  • OutOfMemoryError:如果虚拟机栈可动态拓展，当栈拓展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError

java堆

• 是虚拟机所管理的内存最大的区域，存放对象实例和数组

• 被所有线程共享，在虚拟机启动时创建

• java堆是垃圾收集器管理的内存区域（GC堆）

• 从内存分配的角度，由所有线程共享的java堆，可以划分成多个 线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）,提升对象的分配效率

• java堆可以处于连续的物理上不连续的内存空间

• java堆可以被实现成固定大小，也可以被实现成可扩展大小，主流的虚拟机都是可扩展，通过参数：-Xmx、-Xms调节

• OutOfMemoryError:如果堆中没有内存完成实例分配，且堆无法再扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常

方法区

• 所有线程共享，用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据

• JDK8之前 用“永久代”来实现方法区

  • 这样使得HopSpot的垃圾收集器能够向管理堆一样管理这部分内存，省去了专门为方法区编写内存管理代码的工作。

  • BEA 的 JRockit、IBM的 J9都不存在永久代的概念。

  • 使用“永久代”并不是一个好主意，这导致了：

    • java应用更容易遇到内存溢出的问题，因为永久代有 -XX:MaxPermSize 的上限，即使不设置也有默认大小，而 J9和 JRockit只要没有触碰到进程可用内存的上限，例如32位系统中的4GB就不会出现问题

    • 有极少数的方法，例如String::intern() 会因永久代的原因，在不同虚拟机下有不同的表现

• 永久代与方法区在HotSpot的变化：

  • JDK6开始打算放弃永久代，逐步采用本地内存实现方法区；

  • JDK7把原本放在永久代的 字符串常量池、静态变量等移出（移到堆中）；

  • JDK8完全废弃了永久代的概念，改用与 JReckit、J9一样在本地内存中实现的“元空间”

• 这个区域的内存回收：目标主要针对常量池的回收和类型的卸载

• OutOfMemoryError:如果方法区无法满足新的内存分配需要时，会抛出OutOfMemoryError异常

运行时常量池

• 是方法区的一部分

• 用于存放编译器生成的各种字面量与符号引用，部分内容将在类加载后存放在方法区的运行时常量池中。除了Class文件中描述的符号引用，还会把由符号引用翻译过来的直接引用放在运行时常量池中

• 动态性，运行期间也会有新的常量放入池中 （如intern()方法）

• OutOfMemoryError:如果常量池 无法满足新的内存分配需要时，会抛出OutOfMemoryError异常

直接内存

• 直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分；

• 也可能导致OutOfMemoryError异常。

本机直接内存的分配不受java堆大小的限制

NIO

https://www.jianshu.com/p/5bb812ca5f8e

NIO（JDK1.4）模型是一种同步非阻塞IO，主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector（多路复用器）。传统IO基于字节流和字符流进行操作，而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(多路复用器)用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个线程可以监听多个数据通道。

基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式。

它可以使用Native本地库直接分配堆外内存，然后通过存储在java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。避免了在java堆和Native堆之间来回复制数据，提高了性能。