JVM平台无关性:
jvm运行时内存区域:
程序计数器(Program Counter Register):
1.在IDE上编译的Java代码运行时都会被转译成字节码。程序计数器的就是给编译好的字节码添加行号,这样这些字节码就以程序计数器的编号来作为调度时候的标识了。
2.在程序运行时,诸如循环,跳转,异常处理这些功能都必须依赖于字节码来完。
我的理解:字节码是二进制文件,所以识别起来很难,代表一个功能的字节码数量巨大。如果在编译的时候就将其在程序计数器上进行编号,则后期调用的时候就可以按照程序员在IDE上用高级语言编译时候的顺序进行分条执行了。
3.现在的计算机大多实现了多线程并发操作,但是一个CPU在某个时间段内只能处理一个线程,多线程并发是依赖于线程轮流切换并给线程分配执行的时间来实现的。
我的理解:
IDE在将高级语言编译的代码转译成字节码时,给每个线程都分配有程序计数器。各个线程的程序计数器是相互独立的,这样才能保证一个线程内的程序运行不会出错。因此这块用于存放程序计数器的内存空间就是这个线程私有化的内存空间。
虚拟机栈(Java Stack)
虚拟机栈也是线程私有的,每创建一个线程,虚拟机就会为这个线程创建一个虚拟机栈,虚拟机栈表示Java方法执行的内存模型,每调用一个方法,就会生成一个栈帧(Stack Frame)用于存储方法的本地变量表、操作栈、方法出口等信息,当这个方法执行完后,就会弹出相应的栈帧。
如果请求的栈的深度过大,虚拟机可能会抛出*Error异常,如果虚拟机的实现中允许虚拟机栈动态扩展,当内存不足以扩展栈的时候,会抛出OutOfMemoryError异常。
栈帧(Stack Frame):
栈帧分为三部分:局部变量区(Local Variables)、操作数栈(Operand Stack)和帧数据区(Frame Data)。
局部变量区(Loca Variables)
局部变量区被组织一个一个从0开始的字数组,byte、short、char在存储前被转换为int,boolean也被转换为int,0表示false,非0表示true,long和double占据两个字长。
操作数栈(Operand Stack)
操作数栈也被组织为一个字数组,但不同于局部变量区,它不是通过数组下标访问的,而是能过栈的Push和Pop操作,前一个操作Push进的数据可以被下一个操作Pop出来使用。
帧数据区(Frame Data)
这部分的作用主要有三部分:
- 常量池中数据的解析
- 方法执行完后处理方法返回,恢复调用方现场
- 方法执行过程中抛出异常时的异常处理,存储有一个异常表,当出现异常时虚拟机查找相应的异常表看是否有对应的Catch语句,如果没有就抛出异常终止这个方法调用
本地方法栈(Native Method Stack)
与虚拟机栈类似,只是是执行本地方法时使用的方法区(Method Area)
用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等信息。
方法区是线程间共享的,当两个线程同时需要加载一个类型时,只有一个类会请求ClassLoader加载,另一个线程会等待。
对于每一个加载的类型,会在方法区中保存以下信息:
- 类及其父类的全限定名(java.lang.Object没有父类)
- 类的类型(Class or Interface)
- 访问修饰符(public, abstract, final)
- 实现的接口的全限定名的列表
- 常量池
- 字段信息
- 方法信息
- 除常量外的静态变量
- ClassLoader引用
- Class引用
对于每一个字段,会在方法区中保存以下信息(字段声明顺序也会保存):
- 字段名
- 字段的类型
- 字段的修饰符(public, private , protected, static, final, volatile, transient)
对于每一个方法,会在方法区中保存以下信息(方法声明顺序也会保存):
- 方法名
- 方法返回类型(或void)
- 参数信息
- 方法修饰符(public, private, protected , static, final, synchronized, native, abstract)
如果方法不是抽象方法并不是本地方法(Native Method),还会保存以下信息:
- 方法的字节码
- 本地变量表及操作数栈的大小
- 异常表
虚拟机需要存储一些数据,用来快速地访问一个类对象中的方法,一般实现为一个方法表。
方法区中还有一部分是运行时常量池,主要用来存储编译时生成的字面量和符号引用,常量也可以在运行时产生,如String的intern方法。
方法区中也可能存在GC,但虚拟机规范对此不做要求,主要是回收一些常量和卸载一些不用的类型信息,不过要卸载一个类的条件很难达到,而且些处GC其实也回收不了多少内存。
堆(Heap)
虚拟机中用于存放对象与数组实例的地方,垃圾回收的主要区域就是这里(还可能有方法区)。
如果垃圾收集算法采用按代收集(目前大都是这样),这部分还可以细分为新生代和老年代。
新生代又可能分为Eden区,From Survivor区和To Survivor区,主要是为了垃圾回收。所有的线程共享Java堆,在这里还可以划分线程私有的缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)。
Java堆只要求逻辑上是连续的,在物理空间上可以不连续。
直接内存
JDK1.4中引用了NIO,并引用了Channel与Buffer,可以使用Native函数库直接分配堆外内存,并通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作对象访问
当新建一个对象时,会在堆中为这个对象分配内存,并在栈中有一个对这个对象引用,除此之外,在Java堆中还要能通过这个对象找到它的类型信息(对象类型,父类,实现的接口,包含的字段与方法等)。
Reference在Java虚拟机中定义为指向对象的引用,但没有定义这个Reference应该有怎么实现。
一种实现是Reference直接存储对象在堆内的地址,对象的类型信息可以在对象在堆中的内存布局中存储,如存储在对象内存的开头等。
另一种实现是Reference指向一个句柄表中的一个位置,句柄中保存了对象的实际位置及它对应的类型信息。
使用句柄的好处是当在内存中移动对象的位置时,只需要更新句柄表中的内容,不需要改变引用值,但会多一次内存访问开销,直接引用的优缺点与此相反