Java虛擬機中如何理解Java運行時數據區

這期內容當中小編將會給大家帶來有關Java虛擬機中如何理解Java運行時數據區，文章內容豐富且以專業的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

Java虛擬機運行時數據區

左側深藍為共有區域，右側淺藍為私有區域

       前言：從圖來看，我們可以把Java內存區分為堆內存（Heap）和棧內存（Stack）。雖然這種分法比較粗糙，實際上要復雜的多，不過初學者來說這是我們最關注的的兩塊區域。

     總內存=堆內存(Xmx)+方法區內存(MaxPermSize)+棧內存(Xss)*線程數+直接內存(MaxDirectMemorySize,堆外)+虛擬機內存

程序計數器

程序計數器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。在虛擬機的概念模型里，字節碼解釋器工作時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這個計數器來完成。

      學過匯編的朋友應該比較容易理解。通俗的講就是儲存了下一條要執行的代碼的編號。

Java虛擬機的多線程就是通過線程輪流切換并分配處理器執行時間的方式來實現的，任何一個確定的時刻，一個處理器只會執行一條線程中的指令。所以為了線程切換后能恢復到正確的執行位置，每條線程都需要有一個獨立的程序計數器。

每個線程都有自己單獨的程序計數器，互不影響這個屬于“線程私有”的內存。

如果線程正在執行的是一個Java方法，這個程序計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼指令的地址；如果正在執行的是Native方法，這個計數器值則為空。
此內存區域是唯一一個在Java虛擬機規范中沒有規定任何OutOfMemoryError情況的區域。

      Native Method（原生方法），一個原生方法就是一個用Java調用非Java代碼的接口，方法的實現由非Java方法實現，比如C和C++。此處需要記一下，因為調用非Java方法也會涉及GC和OOM。

Java虛擬機棧

Java虛擬機棧也是線程私有的，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，每個方法被執行的時候都會同時創建一個棧幀（Stack Frame）用于存儲局部變量表、操作棧、動態鏈接、方法出口等信息。

      當線程調用Java方法時，虛擬機壓入一個新的棧幀到對應線程的虛擬機棧中；當方法返回時，這個棧幀就被從棧中彈出并拋棄。

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變量空間是完全確定的，在方法運行期間不會改變局部變量表的大小。

        這塊區域存在兩種異常情況：如果線程請求的棧深度大于虛擬機允許的深度，拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機?？梢詣討B擴展，且擴展時無法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError異常。

       在這里也說一個題外話，由于每個方法從進入到返回對應著棧幀的壓入和彈出，這個過程需要耗費一定的時間和資源，所以也意味著代碼中調用的方法越多，執行效率也會越低?？梢圆徊鸱值姆椒ň筒徊鸢?？

本地方法棧

本地方法棧與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機棧為虛擬機執行Java方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是為虛擬機使用到的Native方法服務。

Java堆

Java堆（Java Heap）是被所有線程共享的一塊區域，所有的對象實例以及數組都要在堆上分配。
Java堆是垃圾收集器管理的主要區域。從內存回收的角度看，由于現在收集器基本都是采用的分代收集算法，所以Java堆中還可以細分為：新生代和老年代；新生代再細致一點的有Eden空間、From Survivor空間、To Survivor空間等。
如果堆中沒有內存完成實例分配，并且堆也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError異常。

方法區

方法區是各個線程共享的內存區域，它用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據。
這個區域的內存回收目標主要是針對常量池和對類型的卸載。
當方法區無法滿足內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。

運行時常量池

運行時常量池是方法區的一部分。CLass文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，還有一項信息的常量池，用于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后存放到方法區的運行時常量池中。

直接內存

它并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。在JDK1.4中加入了NIO類，引入了一種基于通道(Channel)于緩沖區(Buffer)的I/O方式，他可以使用Native函數庫直接分配堆外內存，然后通過一個存儲在JAVA堆里面的DirectByteBuffer對象作為這塊內存的引用進行操作。這樣能在一些場景中顯著提高性能，因為避免了在JAVA堆中和Native堆中來回復制數據。

上述就是小編為大家分享的Java虛擬機中如何理解Java運行時數據區了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進行理解。如果想知道更多相關知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道。