JVM的内存结构
1、程序计数器
这是个什么鬼呢?我们都知道,CPU的计算时间是以分片的方式给到每个线程的,换句话说,所谓的并行其本质就是串行。比如线程A执行到了一部分,CPU将控制权给了线程B,那么线程A重新得到CPU的资源时,如何恢复工作呢?这个程序计数器就来帮助线程A找到其中间状态,从而恢复到正确的执行位置。程序计数器所占内存是线程私有的,同时也是Java 虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError 情况的区域。
2、JAVA虚拟机栈
它也是线程私有的,它所占有的内存空间也就是我们平时所说的“栈(stack)内存”。并且和线程的生命周期相同。虚拟机栈描述的是Java 方法执行的内存模型:每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧(Stack Frame ①)用于存储局部变量表(基本数据类型,对象的引用和returnAddress类型)、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
3、JAVA堆
JAVA堆一般是JVM管理的内存中最大的一块,JAVA堆在主内存中,是被所有线程共享的一块内存区域,其随着JVM的创建而创建,堆内存的唯一目的是存放对象实例。同时JAVA堆也是GC管理的主要区域
如果从内存回收的角度看,由于现在收集器基本都是采用的分代收集算法,所以Java 堆中还可以细分为:新生代和老年代;再细致一点的有Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间等。
如果从内存分配的角度看,线程共享的Java 堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)。
不过,无论如何划分,都与存放内容无关,无论哪个区域,存储的都仍然是对象实例,进一步划分的目的是为了更好地回收内存,或者更快地分配内存。
如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError 异常。
4、本地方法栈
本地方法栈(Native Method Stacks)与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的,其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java 方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native 方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、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它。甚至有的虚拟机(譬如Sun HotSpot 虚拟机)直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError 和OutOfMemoryError异常。
5、方法区
方法区也是各线程共享的一个内存区域。主要用于存储已被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。
虽然Java 虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是它却有一个别名叫做Non-Heap(非堆),目的应该是与Java 堆区分开来。
Java 虚拟机规范对这个区域的限制非常宽松,除了和Java 堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外,还可以选择不实现垃圾收集。相对而言,垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的,但并非数据进入了方法区就如永久代的名字一样“永久”存在了。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载,一般来说这个区域的回收“成绩”比较难以令人满意,尤其是类型的卸载,条件相当苛刻,但是这部分区域的回收确实是有必要的。在Sun 公司的BUG 列表中,曾出现过的若干个严重的BUG 就是由于低版本的HotSpot 虚拟机对此区域未完全回收而导致内存泄漏。
根据Java 虚拟机规范的规定,当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError 异常。
6、常量池
Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外,还有一项信息是常量表(constant_pool table),用于存放编译期已可知的常量,这部分内容将在类加载后进入方法区(永久代)存放(JDK1.7开始,常量池已经被移到了堆内存中)。但是Java语言并不要求常量一定只有编译期预置入Class的常量表的内容才能进入方法区常量池,运行期间也可将新内容放入常量池(最典型的String.intern()方法)。