JVM深入学习--运行时数据区

一.总体图示
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图1-1 jvm运行时数据区
注:深色区域为线程共享区域,其他为线程私有区域


二.程序计数器
程序计数器是最小内存的一块区域,负责记录当前线程所执行字节码的行号。是唯一一块不会有OutOfMemoryError的区域。
当程序运行Java方法时,程序计数器记录的是正在执行虚拟机字节码指令地址,当运行native方法时,计数器为空

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图2-1 程序计数器例子演示
三.虚拟机栈
3.1 概述及过程图示

虚拟机栈是描述java方法执行的内存模型,每个方法在执行同时创建一个栈帧(包括局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出入口信息等),方法执行的过程其实是栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
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图3-1 栈帧模型

用实例演示栈中方法入栈到出栈的调用过程

1.代码部分
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2.创建main方法栈帧 并且入栈
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3.由于main()中调用了active(),所以创建active()栈帧并入栈
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4.active()调用了print(),创建print()栈帧并入栈print()
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5.print()调用完成出栈
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6.active()调用完成出栈
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7.main()调用完成出栈
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3.2 局部变量表
我们常说的堆和栈,中栈其实是指的虚拟机栈,更具体的说指的是虚拟机栈中的局部变量表。
存储对象:
1.基本数据类型(double,long,float,int,short,char,boolean,byte)
2.对象的引用(指向对象起始地址的引用指针,代表对象的句柄,或者其他与此对象相关的位置)
3.returnAddress(指向了一条字节码地址)

内存分配时间:
编译期,当进入一个方法时这个方法需要在内存中分配多大的局部变量空间是完全确定的,方法运行期是不会改变局部变量表大小

3.3 异常类型
虚拟机规范规定虚拟机栈区域有两个异常
1.当请求栈深度大于虚拟机栈允许的深度时,*Error异常。
2.如果虚拟机栈可以动态扩展,当扩展时无法申请到足够的内存时,抛出OutOfMemoryError。

实例讲解:
对于第一种情况,只需要给栈固定一个大小,然后调用大量方法使方法入栈即可重现。

1.参数设置:-Xss10M
2.代码演示
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3.运行结果展示

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备注:在研究这个问题时,遇到了一个奇怪的现象(其实也不能叫奇怪),catch(Exception e){}总是无法catch这个异常,后来百度后发现资源耗尽的问题不是异常是Error,特定吧百度到的异常和错误的表粘贴过来。
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OutOfMemoryError无法重现,虚拟机栈有默认大小,不知道应该怎么设置成可扩容的,反正理解有这种情况就行。


四.本地方法栈
其实本地方法栈和虚拟机栈类似,只是本地方法栈服务于native方法,虚拟机栈服务于java方法,有的虚拟机如HotSpot就将两个区域合并为一个。

五.堆
堆是内存区域最大的一块,主要存储对象实例。原则上来说所有的对象和数组在这里分配内存。
堆是垃圾回收器(GC)活动的主要区域,为了更好的分配内存,将堆划分为新生代区和老生代区。GC主要活跃于新生代区。
堆可以处于物理上不联系区域,只要逻辑上连续即可。
通过-Xmx(最小) -Xms(最大)两个参数控制堆内存的大小
当给对象分配内存空间不足时抛出OutOfMemoryError

六.方法区
方法区是堆的一个逻辑部分,又不等同于堆,堆中主要存放对象实例,方法区中存放对象附加的一些属性,如:类信息(类版本,方法,字段,接口),常量,静态变量,即时编译后的代码等。
这部分内存回收的任务主要是对类的卸载和常量池的回收。一般来说这个区域回收成绩比较难以让人满意,代价高,成果低,特别是对类的卸载,需要先判断类的所有对象都被回收,并且没有其他类引用这个类才行,但是这个区域的回收又是必须的,有的虚拟机将这块用永生代的概念实现,让GC分代扩展至方法区,但是需要注意的是方法区不等同于永生代


七.特殊内存区域
7.1 运行时常量池
编译期自变量,常量的引用
7.2直接内存
主要用于分配堆外内存分配