Java虛擬機(jī)JVM運(yùn)行時的示例分析

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JVM（Java虛擬機(jī)）是一個抽象的計算模型。就如同一臺真實的機(jī)器，它有自己的指令集和執(zhí)行引擎，可以在運(yùn)行時操控內(nèi)存區(qū)域。目的是為構(gòu)建在其上運(yùn)行的應(yīng)用程序提供一個運(yùn)行環(huán)境。JVM可以解讀指令代碼并與底層進(jìn)行交互：包括操作系統(tǒng)平臺和執(zhí)行指令并管理資源的硬件體系結(jié)構(gòu)。

我們知道的JVM內(nèi)存區(qū)域有：堆和棧，這是一種泛的分法，也是按運(yùn)行時區(qū)域的一種分法，堆是所有線程共享的一塊區(qū)域，而棧是線程隔離的，每個線程互不共享。

線程不共享區(qū)域

每個線程的數(shù)據(jù)區(qū)域包括程序計數(shù)器、虛擬機(jī)棧和本地方法棧，它們都是在新線程創(chuàng)建時才創(chuàng)建的。

程序計數(shù)器(Program Counter Rerister)

程序計數(shù)器區(qū)域一塊內(nèi)存較小的區(qū)域，它用于存儲線程的每個執(zhí)行指令，每個線程都有自己的程序計數(shù)器，此區(qū)域不會有內(nèi)存溢出的情況。

虛擬機(jī)棧(VM Stack)

虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，每個方法被執(zhí)行的時候都會同時創(chuàng)建一個棧幀(Stack Frame)用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。每一個方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程就對應(yīng)著一個棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過程。

本地方法棧(Native Method Stack)

本地方法棧用于支持本地方法(native標(biāo)識的方法，即非Java語言實現(xiàn)的方法)。

虛擬機(jī)棧和本地方法棧，當(dāng)線程請求分配的棧容量超過JVM允許的最大容量時拋出StackOverflowError異常。

線程不共享區(qū)域如下圖綠色背景所示。

線程共享區(qū)域

線程共享區(qū)域包含：堆和方法區(qū)。

堆(Heap)

堆是最常處理的區(qū)域，它存儲在JVM啟動時創(chuàng)建的數(shù)組和對象，JVM垃圾收集也主要是在堆上面工作。

如果實際所需的堆超過了自動內(nèi)存管理系統(tǒng)能提供的最大容量時拋出OutOfMemoryError異常。

方法區(qū)(Method Area)

方法區(qū)是可供各條線程共享的運(yùn)行時內(nèi)存區(qū)域。存儲了每一個類的結(jié)構(gòu)信息，例如運(yùn)行時常量池(Runtime Constant Pool)、字段和方法數(shù)據(jù)、構(gòu)造函數(shù)和普通方法的字節(jié)碼內(nèi)容、還包括一些在類、實例、接口初始化時用到的特殊方法。

當(dāng)創(chuàng)建類和接口時，如果構(gòu)造運(yùn)行時常量池所需的內(nèi)存空間超過了方法區(qū)所能提供的最大內(nèi)存空間后就會拋出OutOfMemoryError

運(yùn)行時常量池(Runtime Constant Pool)

運(yùn)行時常量池是方法區(qū)的一部分，每一個運(yùn)行時常量池都分配在JVM的方法區(qū)中，在類和接口被加載到JVM后，對應(yīng)的運(yùn)行時常量池就被創(chuàng)建。運(yùn)行時常量池是每一個類或接口的常量池(Constant_Pool)的運(yùn)行時表現(xiàn)形式，它包括了若干種常量：編譯器可知的數(shù)值字面量到必須運(yùn)行期解析后才能獲得的方法或字段的引用。

如果方法區(qū)的內(nèi)存空間不能滿足內(nèi)存分配請求，那Java虛擬機(jī)將拋出一個OutOfMemoryError異常。

棧包含F(xiàn)rames，當(dāng)調(diào)用方法時，F(xiàn)rame被推送到堆棧。一個Frame包含局部變量數(shù)組、操作數(shù)棧、常量池引用。

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