文章作用

• JVM的简化架构
• 系统的了解下虚拟机的内存区域包含哪些部分,大致都是做什么的
• 理解栈,堆,方法区之间的交互关系

JVM的简化架构

其中类加载器已经单独抽出一篇文章说明类加载,连接和初始化,下面的内容主要说下运行时数据区域

运行时数据区

包括:程序计数器(PC寄存器),Java虚拟机栈,本地方法栈,方法区,运行时常量池,Java堆等

程序计数器(PC寄存器)

对物理PC寄存器的一种抽象模拟

1. 每个线程拥有一个PC寄存器,是线程私有的,用来存储指向下一条指令的地址.可以理解为当前字节码的行号指示器,也可以看做程序流的指示器
2. 在创建线程的时候,创建相应的PC寄存器
3. 执行本地方法时,PC寄存器的值为undefined
4. 是一块较小的内存空间,是唯一一个在JVM规范中没有规定OutOfMemoryError的内存区域

例子:

程序计数器(PC寄存器)存储的可以大致理解为下图中的字节码红色编号这一栏

Java虚拟机栈

• 栈由一系列帧(Frame)组成(因此Java栈也叫做帧栈),是线程私有的
• 帧用来保存一个方法的局部变量,操作数栈(Java没有寄存器,所有参数传递使用操作数栈),常量池指针,动态链接,方法返回值等
• 每一次方法调用创建一个帧(帧是和方法调用合起来的),并压栈,退出方法的时候,修改栈顶指针就可以把栈帧中的内容销毁
• 局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型和引用类型,每个插槽(slot)存在32位的数据,long,double占两个槽位
• 栈的优点:存取速度比堆快,仅次于寄存器
• 栈的缺点:存在栈中的数据大小,生存期是在编译期就决定的,缺乏灵活性

方法局部变量

主要用于存储方法参数和定义在方法体内的局部变量

例子:

可以看到包括3个参数变量和4个局部变量的一共7个变量,long和double各占两个slot

操作数栈

主要用于保存计算过程的中间结果，同时作为计算过程中变量临时的存储空间

动态链接

每一个栈帧内部都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用

动态链接的作用就是为了将这些符号引用转换为调用方法的直接引用

返回地址

用来存放调用该方法的程序计数器(PC寄存器)的值

Java堆

• 用来存放应用系统创建的对象和数组,所有线程共享Java堆
• GC主要就管理堆空间,对分代GC来说,堆也是分代的(分代只是迎合垃圾回收的算法,并不是一定要分代)
• 堆的优点:运行期动态分配内存大小,自动进行垃圾回收
• 堆的缺点:效率相对较慢

方法区

• 方法区是线程共享的,通常用来保存装载的类信息,常量,静态变量,即时编译器编译后的代码等数据
• 通常和元空间(Java8以前是永久区)关联在一起,但具体的跟JVM实现和版本有关
• JVM规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但它有一个别名称为Non-heap(非堆),应是为了与Java堆区分开

运行时常量池

Class文件中的常量池表(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放

• 是Class文件中每个类或接口的常量池表,在运行期间的标识形式,通常包括:类的版本,字段,方法,接口等信息
• 在方法区中分配
• 通常在加载类和接口到JVM后,就创建相应的运行时常量池

本地方法栈

在JVM中用来支持native方法执行的栈就是本地方法栈

栈,堆,方法区之间的交互关系

这个就是直接引用了<深入理解Java虚拟机>这一书中的图