Java的內(nèi)存區(qū)域(堆陕凹、棧)

一提到Java的內(nèi)存區(qū)域大家第一時間想到的可能就是堆和棧悍抑,堆用來存放對象,棧用來存儲方法執(zhí)行時的局部變量等杜耙。但是Java的內(nèi)存并不只是分為這兩塊搜骡。比如說,類加載之后的類信息佑女、常量记靡、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)团驱,是存放在一個叫方法區(qū)的地方摸吠。

運行時數(shù)據(jù)區(qū)域

一個進程對應一個Java虛擬機,Java虛擬機在執(zhí)行Java程序的過程中會把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域嚎花。根據(jù)《Java虛擬機規(guī)范(Java SE 7版)》的規(guī)定寸痢,Java虛擬機所管理的內(nèi)存將會包括以下幾個運行時數(shù)據(jù)區(qū)域。

  1. 程序計數(shù)器(線程私有)
  2. Java虛擬機棧(線程私有)
  3. 本地方法棧(線程私有)
  4. 方法區(qū)(線程共享)
  5. 堆(線程共享)

程序計數(shù)器紊选,Java虛擬機棧啼止,本地方法棧是線程私有的,線程私有的意思就是虛擬機會為每個線程分配一塊內(nèi)存區(qū)域供線程使用兵罢。而線程共享就是所有的線程都是用著同一塊內(nèi)存區(qū)域献烦。為什么這么分看下面每個區(qū)域的介紹就很容易理解了。


程序計數(shù)器

程序技術器是一塊較小的內(nèi)存看空間卖词,它可以看作是當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器巩那。在虛擬機的概念模型里,字節(jié)碼解釋器工作時就是通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令,分支拢操、循環(huán)锦亦、跳轉、異常處理令境、線程恢復等基礎功能都需要依賴這個計數(shù)器來完成杠园。
  Java虛擬機的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時間的方式來實現(xiàn)的,在任何一個確定的時刻舔庶,一個處理器(對于多核處理器來說就是其中一個內(nèi)核)都只會執(zhí)行一條線程中的指令抛蚁。因此,為了線程切換后能恢復到正確的執(zhí)行位置惕橙,每條線程都需要一個獨立的程序技術器瞧甩,各條線程之間計數(shù)器互不影響。所有我們稱之為線程私有的內(nèi)存弥鹦。
  另外一點肚逸,程序計數(shù)器內(nèi)存區(qū)域是唯一一個在Java虛擬機規(guī)范中沒有規(guī)定任何OOM情況的區(qū)域。

Java虛擬機棧

此內(nèi)存區(qū)域也是線程私有的彬坏,它的生命周期與線程相同朦促。虛擬機棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型:每個方法在執(zhí)行的同時會創(chuàng)建一個棧幀,用于存儲局部變量表栓始、操作數(shù)棧务冕、動態(tài)鏈接、方法出口等信息幻赚。每一個方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程禀忆,就對應者一個棧幀在虛擬機棧中入棧到出棧的過程。
  其中局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型落恼、對象引用類型箩退。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯器間完成分配,當進入一個方法時佳谦,這個方法需要在幀中分配多大的局部變量空間是完成確定的乏德,在方法運行期間不會改變局部變量表的大小。
  當線程請求的棧深度(線程中連續(xù)調(diào)用的方法過多)大于虛擬機所允許的深度吠昭,將拋出StackOverflowError異常;如果虛擬機楇使希可以動態(tài)擴展矢棚,在擴展時無法申請到足夠的內(nèi)存,就會拋出OutOfMemoryError異常(內(nèi)存溢出)

本地方法棧

本法方法棧和虛擬機棧發(fā)揮的作用是非常相似的府喳,它們之間的區(qū)別不過是虛擬機棧為虛擬機執(zhí)行Java方法服務蒲肋,而本地方法棧則為虛擬機使用到的Native方法服務。在這里就不作過多介紹,有興趣的可以自行查詢相關知識兜粘。
  和虛擬機棧一樣也可能會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常

Java堆

對于大多數(shù)應用來說申窘,Java堆應該Java虛擬機所管理的內(nèi)存中最大的一塊,Java堆是被所有線程共享的一塊區(qū)域孔轴,在虛擬機啟動時創(chuàng)建剃法。此內(nèi)存區(qū)域的目的就是存放對象的實例。本來所有的對象實例以及數(shù)組都在堆上分配的路鹰,但是隨之技術發(fā)展 贷洲,漸漸地并不是所有的對象都是分配在堆上了。
  Java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域晋柱,所以很多時候也稱為GC堆优构。所以從內(nèi)存回收的角度來看,由于現(xiàn)在的垃圾收集器基本都采用分代收集算法(就是一種根據(jù)對象實例的“年齡”去決定是否回收和何時回收的內(nèi)存回收算法)雁竞,所以Java堆中還可以細分為:新生代和老年代钦椭。
  如果堆中沒有內(nèi)存完成實例分配,并且堆也無法再擴展時碑诉,將會拋出OOM彪腔。

方法區(qū)

方法區(qū)和Java堆一樣,也是線程共享的內(nèi)存區(qū)域联贩,它用于存儲已被虛擬機加載的類信息漫仆、常量、靜態(tài)變量泪幌、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)盲厌。
  在這里,JDK1.7的HotSpot中祸泪,已經(jīng)把放在方法區(qū)的字符串常量池移出了吗浩。至于為什么,這跟永久代有些關聯(lián)没隘,在這里先暫時不展開懂扼,以后可能會專門寫一篇博客簡單講解。
  根據(jù)Java虛擬機規(guī)范右蒲,當方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時阀湿,將拋出OOM。

運行時常量池

運行時常量池時方法區(qū)的一部分瑰妄。Class文件中除了有類的版本陷嘴、字段、方法间坐、接口等描述信息外灾挨,還有一項信息是常量池邑退,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劳澄。(注意地技,這里的Class文件中常量池和方法區(qū)運行時常量池不是一回事
  運行時常量池相對于Class文件常量池的另外一個重要特征是具備動態(tài)性,Java語言并不要求常量移動只有編譯器才能產(chǎn)生秒拔,也就是并非預置入Class文件中常量池的內(nèi)容才能進入方法區(qū)運行時常量池莫矗,運行期間也可能將新的常量放入池中,這種特性被開發(fā)人員利用的比較多的便是String類的intern()方法溯警。
  既然是方法區(qū)的一部分趣苏,自然受到方法區(qū)內(nèi)存的限制,當運行時常量池無法再申請到內(nèi)存時會拋出OOM(在JDK 1.6及以前梯轻,方法區(qū)可以通過-XX:PermSize和-XX:MaxPremSize限制大小食磕,從而限制運行時常量池大小,當無法申請到內(nèi)存時喳挑,運行時常量池發(fā)生OOM彬伦,在異常信息可以看到,這個常量池是在方法區(qū)內(nèi)的伊诵。但是在JDK 1.7之后单绑,常量池是在堆里面的,內(nèi)存大小沒有受限制曹宴,沒那么容易發(fā)生OOM)

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