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# jAVA 初识jvm（四）

分类: 文章 • 2025-03-20 21:51:10

jAVA 初识jvm（四）

运行时数据区域（Running data area）

运行数据区域结构如图所示：
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1.方法区、堆栈对应的是一个进程。程序计数器、本地方法栈、虚拟机栈对应的是线程。线程间共享堆、堆外内存（方法区、代码缓存）。
2.一个运行时数据区域相当于一个唯一的Runtime类的实例。Runtime是单例的。

程序计数器（Pc寄存器）

1.Pc寄存器是用来存储指向下一条指令的地址（即将执行的指令），执行引擎根据Pc寄存器指向的指令地址取指令。运行速度快。
2.每个线程有一个Pc寄存器，是线程私有的，会存储当前线程正在执行的java方法的指令地址。
3.相当于数据库中的游标，类似于集合的迭代器。没有Gc、OOM（OutMerryError）。
具体的Pcj寄存器实现如下：执行引擎会读取寄存器的地址。执行引擎操作虚拟机栈、局部变量表，翻译成机器指令，让对应的CPU进行运算。
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  • Pc寄存器存储指令地址有什么用？
    因为Cpu需要切换不同的线程，记录执行的位置，当线程切换后需要明确执行到的位置。
  • Pc寄存器为什么设置成线程私有的？
    为了能够准确的记录各个线程的字节码指令地址。

本地方法栈

本地方法（Native修饰的方法）

​ Native Method就是一个java调用非Java代码的接口。比如调用C方法。本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用。

  • 为什么使用Native Method？
    与Java环境外交互、与操作系统交互、Sun的解释器是C语言实现的。

1.Java虚拟机栈用于管理Java方法的调用，而本地方法栈用于管理本地方法的调用。
2.本地方法栈是线程私有的。
3.栈的大小可固定、扩展。
4.本地方法是用C语言实现的。
5.如果需要调用本地方法（Native Method）的时候，在本地方法栈中登记。

虚拟机栈

  • 栈溢出的情况？（StackOverflowError）
    通过-Xss设置栈的大小，调整栈的大小，不能保证不出现栈溢出。
  • 垃圾回收会涉及到虚拟机栈吗？
    ​ 不会涉及Gc

1.栈是运行时的单位：程序如何执行、如何处理数据。每个线程创建的时候回创建一个栈，是线程私有的。保存的是一个一个的栈帧。
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2.作用：保存方法的局部变量（8中基本数据类型、对象的引用地址）、部分结果、并参与方法的调用和返回。
3.栈的优点：访问速度仅此于程序计数器，只有进栈和出栈操作。对于栈来说不存在垃圾回收问题，存在OOM（内存溢出）问题。

  • 栈大小：栈的大小会溢出 -Xss调节栈的大小
栈的存储单位

1.栈帧是栈的存储单位，方法和栈帧是一一对应的。
2.不同线程的栈帧是不能相互引用的。

栈帧的内部结构
  • 局部变量表（Local Variables）：最基本的存储单元是Slot（变量槽）

1.是一个数字数组。主要用于存储方法的参数、定义在方法体内的局部变量。
2.不存在安全问题。
3.局部变量所需要的容量的大小实在编译器确定下来的。

  • 操作数栈（Operand Stack）

  • 动态链接（Dynamic Linking）

  • 方法返回地址（Return Adress）

  • 一些附加信息

堆

1.一个Jvm实例只存在一个堆内存，堆也是Java内存管理的核心区域。
2.Java堆区在Jvm启动的时候被创建。是Jvm管理的最大一块内存空间。堆的内存大小是可以调节的。
3.堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续的。
4.所有的线程共享Java堆。
5.几乎所有的对象实例都在堆上分配内存。数组和对象永远不会存储在栈上，因为栈中保存引用，这个引用指向对象或者数组在堆中的位置。
6.堆是Gc执行垃圾回收的重点区域。

内存细分
  • 新生区：绝大部分对象的创建销毁是在新生区完成的。
  • 养老区
  • 元空间（Jdk8及之后）
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堆空间大小设置

1.-Xms堆区的起始内存
2.-Xmx堆区的最大内存
3.一旦堆区中的内存大小超过-Xmx所指定的最大内存时候，将会抛出内存溢出。
4.默认情况下，初始内存为物理电脑内存大小/64，最大内存大小为物理电脑内存大小/4。

对象分配过程

1.new的对象先放在伊甸园区。此区有大小限制。
2.伊甸园填满时候调用Minor Gc（年轻代的垃圾回收），之后判断是否是垃圾。经过一次Gc后将剩下的对象放到S1（幸存者区1）。伊甸园区又满了之后又进行Gc，将对象放在S2（幸存者2区）

  • 关于幸存者区域，谁空谁是to。
  • 关于垃圾回收：频繁在新生区域收集，很少在养老区，几乎不再永久代收集。

方法区

1.方法区是由多个线程共享，存储运行时的常量池、一些特殊的方法。
2.方法区在JVM启动的时候被创建
3.方法区的大小，和堆空间一样，可以固定也可以扩展。
4.方法区的大小可以决定保存多少个类。如果系统定义了太多的类，导致方法区溢出。
5.关闭Jvm就会释放这个区域的内存。

方法区的内存结构

存储被虚拟机加载的类型信息、静态变量、常量、及时编译器编译后的缓存等。
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