从第三章到第十章、甚至是第十二章都是运行时数据区的内容。
1、概述
前言
本节主要讲的是运行时数据区,也就是下图这部分,它是在类加载完成后的阶段。
当我们通过前面的:类的加载 --> 验证 --> 准备 --> 解析 --> 初始化,这几个阶段完成后,就会用到执行引擎对我们的类进行使用,此时执行引擎将会使用到我们运行时数据区。
类比一下也就是大厨做饭,我们把大厨后面的东西(切好的菜,刀,调料),比作是运行时数据区。而厨师可以类比于执行引擎,将通过准备的东西进行制作成精美的菜品。
运行时数据区结构
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(典型的不同是方法区的区别,比如Jock和G9是没有方法区的)。结合JVM虚拟机规范,来探讨一下经典的JVM内存布局。
下图是具体的内存划分图(来自阿里手册)JDK8
运行时数据区划分(根据是否线程共享)
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。
灰色的为单独线程私有的,红色的为多个线程共享的。即:
- 线程独有:独立包括程序计数器、栈、本地方法栈
- 线程间共享:堆、堆外内存(永久代或元空间(大家可以理解成是方法去的实现)、代码缓存(就是JIT编译产物、有人把他也放在方法去理解,有的认为其独立于方法区))
一个虚拟机的启动对应着一个进程,堆和方法区是和这个进程同寿命的。进程里面有线程,有些区域随着线程的创建和销毁而生存和终结,程序计数器、本地方法栈和虚拟机栈就是和线程相关的。
其实对于JVM的优化,重点是在堆空间、你像栈这种基本不需要优化,他的垃圾回收就是用就入栈,不用就出栈。没什么优化空间。因此对于垃圾回收,可以这么理解“95%在堆空间,5%在方法区。”
RunTime
一个JVM实例就对应一个Runtime实例。一个Runtime对象就相当于我们提到的运行时数据区。
每个JVM只有一个Runtime实例,即为运行时环境,相当于内存结构的中间的那个框框: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
- 当一个Java线程准备好执行以后,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
- 操作系统负责将线程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。(也就是操作系统的线程会执行Java程序线程内的run方法)
如果这里操作系统映射的线程在执行run方法中出现异常,而这个异常没有被处理,显然此时java的线程一定是停止的,其对应的操作系统的线程按道理也是要停止的,只是其停止的时候还要做一件事,就是判断是否终止JVM进程。如果其看到这是最后一个普通线程(非守护线程),则也会终止JVM进程。
JVM系统线程
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如果你使用jconsole或者是任何一个调试工具,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。(后期我们在调优时,可以用jconsole看到这些线程) -
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
- 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