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程序计数器
线程私有,生命周期与线程相同。
程序计数器是一块较小的内存空间,它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
若线程执行的是Java方法,程序计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;若线程执行的是Native方法,程序计数器的值为空。
它是唯一一个没有规定OOM情况的区域。
Java虚拟机栈
线程私有,生命周期与线程相同。
每个方法被执行的时候,Java虚拟机都会同步创建一个栈帧,栈帧里存放着局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口(正常完成、异常完成)等信息。每个方法被调用到执行完毕的过程,对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈底过程。
线程请求的栈深超过了虚拟机允许的栈深,会抛出StackOverFlow异常;若Java虚拟机可以动态扩展(HotSpot不行),扩展时申请不到足够的内存,或者创建新线程时没有足够的内存去创建虚拟机栈,会抛出OutOfMemery异常。
存放8种基本数据类型、reference类型(对象引用)、returnAddress类型(指向一条字节码指令的地址)。
这些类型在局部变量表中以局部变量槽(Slot)表示,long和double占用两个Slot,其他都是一个Slot。
局部变量表的容量在编译期就已经确定。
调用类方法时,它的参数依次传递到局部变量表中从0开始的连续位置;调用实例方法时,第0个局部变量一定会用来存储该实例方法所在对象的引用(this关键字),后续的其他参数传到从1开始的连续位置。
操作数栈的容量(最大深度)在编译期就已经确定。
栈帧刚创建时,操作数栈是空的。JVM从局部变量表或者对象实例的字段中复制常量或者变量值到操作数栈中。使用的时候,比如说iadd字节码指令,从操作数栈的栈顶弹出两个int类型数值,求和后将结果入栈。
每个栈帧内部包含一个指向当前方法所在类型的运行时常量池的引用,以便于对当前方法的代码实现动态链接。动态链接的作用就是将以符号引用来表示的方法转换为对实际方法的直接引用。
方法调用正常完成后,当前栈帧承担着恢复调用者状态的责任,包括恢复调用者的局部变量表和操作数栈,以及正确递增程序计数器。调用者的代码在被调用方法的返回值(如果有的话)压入调用者栈帧的操作数栈后继续执行。
一定不会有方法返回值返回给其调用者。
本地方法栈
与Java虚拟机栈类似,只不过执行的是本地方法。HotSpot中将虚拟机栈和本地方法栈合二为一。
Java堆
在虚拟机启动时创建,是所有线程共享的内存区域。
Java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块。几乎所有的对象实例和数组都应当在堆上分配内存。
若Java堆中没有内存完成实例分配,并且堆无法再扩展时,JVM抛出OOM异常。
详细的Java堆在垃圾回收和内存分配部分再细讲。
方法区
是线程共享的内存区域。
用于存储已经被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。
jdk 8开始方法区就在本地内存的元空间中。
方法区的内存回收目标主要是对常量池的回收和对类型的卸载。
若方法区无法满足新的内存分配需求时,抛出OOM异常。
运行时常量池
运行时常量池是方法区的一部分。
用于存储编译期生成的各种字面量和符号引用,运行期间也可以将新的常量放入池中,比如String类的intern()方法。
直接内存
不是虚拟机运行时数据区的一部分。
在jdk1.4引入了NIO类,一种基于通道与缓冲区的IO方式,可以为Native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作,这样做避免了再Java堆中和Native堆中来回复制数据。
若配置虚拟机参数的时候,忽略了直接内存,会导致各个内存区域的总和大于实际物理内存,导致动态扩展时出现OOM异常。