内存与垃圾回收篇之（三）运行时数据区概述及线程

运行时数据区概述及线程

1. 概述

经过类加载器子系统之后，方法区中就保存了运行时类本身。

​ 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。

1.1 运行时数据区内部结构

​ 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。

下图灰色的为单独线程私有的【这部分结构与线程的生命周期是相同的】，红色的为多个线程共享的【一个虚拟机对应着一个进程，这部分结构与虚拟机/进程的生命周期是相同的，多个线程共用这部分结构】。即:
➢每个线程:独立包括程序计数器、栈、本地栈。
➢线程间共享:堆、堆外内存(永久代【JDK 8以前的称呼】或元空间【JDK 8及以后的称呼】、代码缓存【JIT编译产物】)

题外话：对于垃圾回收来说，95%集中在堆区，5%集中在方法区

1.2 关于线程间共享的说明

一个JVM实例对应着一个Runtime实例，一个Runtime实例就相当于一个运行时数据区。即为运行时环境。

2. 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。【Java层面的线程真正运行的时候调用的是操作系统的本地线程】
➢当一个Java线程准备好【线程中的结构（PC、VMS、NMS和一些前期需要准备的工作准备好）】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。

​ 当程序正常执行结束【未抛出异常正常结束或抛出异常进行了捕获】，Java线程和本地线程都会回收。

​ 当程序未正常执行结束【抛出异常未进行捕获】，Java线程终止，本地线程决定JVM要不要终止，依据是当前的本地线程是不是最后一个非守护线程，如果当前的本地线程是最后一个非守护线程，JVM就可以退出了【如果剩余线程都是守护线程，JVM就可以退出了】

​ 线程分为守护线程和普通线程

JVM系统线程

●如果你使用jconsole或者是任何一一个调试工具，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【本地的机器指令】。
➢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。