如何深入了解Java虛擬機內(nèi)存

這期內(nèi)容當中小編將會給大家?guī)碛嘘P如何深入了解Java虛擬機內(nèi)存，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

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在討論JVM內(nèi)存區(qū)域分析之前，先來看一下Java程序具體執(zhí)行的過程：

Java 程序的執(zhí)行過程：Java 源代碼文件（.Java文件）-> Java Compiler（Java編譯器）->Java 字節(jié)碼文件（.class文件）->類加載器（Class Loader）->Runtime Data Area（運行時數(shù)據(jù)）-> Execution Engine（執(zhí)行引擎）。 我們今天就來分析一下Java程序執(zhí)行過程的 Runtime Data Area（運行時數(shù)據(jù)） 這一塊

那么運行時數(shù)據(jù)區(qū)包括哪幾部分呢？

• 程序計數(shù)器（Program Counter Register）

• Java虛擬機棧（VM Stack）

• 本地方法棧（Native Method Stack）

• 方法區(qū)（method area）

• 堆（heap）

一、程序計數(shù)器    

用來指示程序執(zhí)行哪一條指令，這跟匯編語言的程序計數(shù)器的功能在邏輯上是一樣的。JVM規(guī)范中規(guī)定，如果線程執(zhí)行的是非native方法，則程序計數(shù)器中保存的是當前需要執(zhí)行的指令地址，如果線程執(zhí)行的是native方法，則程序計數(shù)器中的值undefined。每個線程都有自己獨立的程序計數(shù)器。為什么呢？因為多線程下，一個CPU內(nèi)核只會執(zhí)行一條線程中的指令，因此為了使每個線程在線程切換之后能夠恢復到切換之前的程序執(zhí)行的位置，所以每個線程都有自己獨立的程序計數(shù)器。

二、Java虛擬機棧    

Java虛擬機棧中存放的是一個個棧幀，當程序執(zhí)行一個方法時，就會創(chuàng)建一個棧幀并壓入棧中，當方法執(zhí)行完畢之后，便會將棧幀移除棧。我們所說的“?！笔侵窲ava虛擬機棧，一個棧幀中包括：局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)連接、方法返回地址、附加信息

1、局部變量表

主要是存儲方法中的局部變量，包括方法中局部變量的信息和方法的參數(shù)。如：各種基本數(shù)據(jù)類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對象引用（reference類型，它不等同于對象本身，可能是一個指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔?，也可能是指向一個代表對象的句柄或其他與此對象相關的位置）和returnAddress類型（指向了一條字節(jié)碼指令的地址），其中64位長度的long和double類型的數(shù)據(jù)會占用2個局部變量空間（Slot），其余的數(shù)據(jù)類型只占用1個。局部變量表的大小在編譯器就可以確定其大小了，因此在程序執(zhí)行期間局部變量表的大小是不會改變的。在Java虛擬機規(guī)范中，對這個區(qū)域規(guī)定了兩種異常狀況：如果線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機棧可以動態(tài)擴展（當前大部分的Java虛擬機都可動態(tài)擴展，只不過Java虛擬機規(guī)范中也允許固定長度的虛擬機棧），如果擴展時無法申請到足夠的內(nèi)存，就會拋出OutOfMemoryError異常。

操作數(shù)棧

虛擬機把操作數(shù)棧作為它的工作區(qū)，程序中的所有計算過程都是在借助于操作數(shù)棧來完成的，大多數(shù)指令都要從這里彈出數(shù)據(jù)，執(zhí)行運算，然后把結(jié)果壓回操作數(shù)棧。

動態(tài)連接

每個棧幀都包含一個指向運行時常量池中該棧幀所屬方法的引用（指向運行時常量池：在方法執(zhí)行的過程中有可能需要用到類中的常量），持有這個引用是為了支持方法調(diào)用過程中的動態(tài)連接

方法返回地址

當一個方法執(zhí)行完畢之后，要返回之前調(diào)用它的地方，因此在棧幀中必須保存一個方法返回地址。

附加信息

虛擬機規(guī)范允許具體的虛擬機實現(xiàn)增加一些規(guī)范里沒有描述的信息到棧幀中，例如與高度相關的信息，這部分信息完全取決于具體的虛擬機實現(xiàn)。在實際開發(fā)中，一般會把動態(tài)連接，方法返回地址與其它附加信息全部歸為一類，稱為棧幀信息。

三、本地方法棧、    

本地方法棧（Native Method Stack）與虛擬機棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，它們之間的區(qū)別不過是虛擬機棧為虛擬機執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務，而本地方法棧則為虛擬機使用到的Native方法服務。與虛擬機棧一樣，本地方法棧區(qū)域也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

四、堆（heap）    

在C語言中，程序員可以通過malloc函數(shù)和free函數(shù)在堆上申請和釋放空間。那么在Java中是怎么樣的呢？Java中的堆是用來存儲對象本身的以及數(shù)組（當然，數(shù)組引用是存放在Java棧中的），幾乎所有的對象實例都在這里分配內(nèi)存。在Java中，程序員基本不用去關心空間釋放的問題，Java的垃圾回收機制會自動進行處理。另外，堆是被所有線程共享的，在JVM中只有一個堆。

五、方法區(qū)    

方法區(qū)（Method Area）與Java堆一樣，是各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、以及編譯器編譯后的代碼等。運行時常量池（Runtime Constant Pool）是方法區(qū)的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內(nèi)容將在類加載后進入方法區(qū)的運行時常量池中存放。在JVM規(guī)范中，沒有強制要求方法區(qū)必須實現(xiàn)垃圾回收。很多人習慣將方法區(qū)稱為“永久代”，是因為HotSpot虛擬機以永久代來實現(xiàn)方法區(qū)，從而JVM的垃圾收集器可以像管理堆區(qū)一樣管理這部分區(qū)域，從而不需要專門為這部分設計垃圾回收機制。不過自從JDK7之后，Hotspot虛擬機便將運行時常量池從永久代移除了。

注意：native方法是指：指使用 Java 以外的其他語言編寫的方法

上述就是小編為大家分享的如何深入了解Java虛擬機內(nèi)存了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進行理解。如果想知道更多相關知識，歡迎關注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

網(wǎng)站欄目：如何深入了解Java虛擬機內(nèi)存
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