運行時數據區示意圖
1.程序計數器(Program Counter Register):是一塊較小的內存空間,它可以看作是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。
-->字節碼解釋器工作就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的字節碼指令,分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等基礎功能都需要依賴計數器來完成。
-->為了線程切換後能恢復到正確的執行位置,每條線程都需要一個獨立的程序計數器,各條線程之間計數器互不影響,獨立存儲,我們稱這類內存區域為"線程私有"的內存。
-->此內存區域是唯一一個Java虛擬機規范中沒有規定任何OutOfMemoryError情況的區域。
2.Java虛擬機棧(Java Virtual Machine Stacks):是線程私有的,它的生命周期與線程相同。虛擬機棧描述的是Java方法執行的內存模型:每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀(Stack Frame)用於存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。每個方法從調用直至執行完成的過程,就對應著一個棧幀在虛擬機棧中入棧和出棧的過程。
-->局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數據類型(boolean 、 byte 、char 、short、int 、 float 、 long 、 double ),對象引用(reference類型,它不等同與對象本身,可能是一個指向對象起始地址的引用指針,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(指向了一條字節碼指令的地址)。
-->局部變量表所需的內存空間在編譯期間完成分配,當進入一個方法時,這個方法需要在幀中分配多大的局部空間是完全確定的,在方法運行期間不會改變局部變量表的大小。
-->Java虛擬機棧會出現的兩種異常狀況:
a)如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的深度,將拋出StackOverflowError異常。
b)如果虛擬機可以動態擴展(當前大部分的Java虛擬機都可以動態擴展,只不過Java虛擬機規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存,就會拋出OutOfMemoryError異常。
3.本地方法棧(Native Method Stack):為虛擬機使用的Native方法服務。在虛擬機規范中對本地方法棧中方法使用的語言,使用方式與數據結構並沒有強制規定,因此,具體的虛擬機可以自由實現它。
-->本地方法棧區域也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。
4.Java堆(Java Heap):是Java虛擬機所管理的內存中最大的一塊。Java堆是被所有線程共享的一塊內存區域,在虛擬機啟動時創建。此內存區域的唯一目的就是存放對象實例,幾乎所有的對象實例都在這裡分配內存。
-->Java堆是垃圾收集器管理的主要區域,也稱“GC堆”。
-->從內存回收角度看,Java堆分為:新生代和老年代,再細分為:Eden空間、FromSurvivor空間、ToSurvivor空間等。
-->從內存分配的角度看,線程共享的Java堆中可能劃分出多個線程私有的分配緩沖區(Thread Local Allocation Buffer , TLAB)。
-->Java堆可以處於物理上不連續的內存空間中,只要邏輯上是連續的即可。
5.方法區(Method Area):是各個線程共享的內存區域,他用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。別名Non-Heap(非堆)
-->Java虛擬機規范對方法區的限制非常寬松,不需要連續的內存空間和可以選擇固定大小或者課拓展,可以選擇不實現垃圾收集。
-->垃圾收集行為在方法區比較少出現,這區域的內存回收目標是針對常量池的回收和對類型的卸載。
-->當方法區無法滿足內存分配需求時,將拋出OutOfMemoryError異常。
6.運行時常量池(Runtime Constant Pool):是方法區的一部分。
-->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),用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用,這部分內容將在類加載後進入方法區的運行時常量池中存放。
-->除了保存class文件中描述的符號引用外,還會把翻譯出來的直接引用也存放在與形式常量池中。
-->運行時常量池相對於class文件常量池的另外一個重要特征是具備動態性。
-->當常量池無法申請到內存空間時會拋出OutOfMemoryError異常。
7.直接內存(Direct Memory):不是虛擬機運行時數據區的一部分,也不是Java虛擬機規范中定義的內存區域,但是這一部分內存被頻繁使用,也可能導致OutOfMemoryError異常出現。