如何深入了解Java虛擬機內存

這期內容當中小編將會給大家帶來有關如何深入了解Java虛擬機內存，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。

在討論JVM內存區域分析之前，先來看一下Java程序具體執行的過程：

Java 程序的執行過程：Java 源代碼文件（.Java文件）-> Java Compiler（Java編譯器）->Java 字節碼文件（.class文件）->類加載器（Class Loader）->Runtime Data Area（運行時數據）-> Execution Engine（執行引擎）。 我們今天就來分析一下Java程序執行過程的 Runtime Data Area（運行時數據） 這一塊

那么運行時數據區包括哪幾部分呢？

• 程序計數器（Program Counter Register）

• Java虛擬機棧（VM Stack）

• 本地方法棧（Native Method Stack）

• 方法區（method area）

• 堆（heap）

用來指示程序執行哪一條指令，這跟匯編語言的程序計數器的功能在邏輯上是一樣的。JVM規范中規定，如果線程執行的是非native方法，則程序計數器中保存的是當前需要執行的指令地址，如果線程執行的是native方法，則程序計數器中的值undefined。每個線程都有自己獨立的程序計數器。為什么呢？因為多線程下，一個CPU內核只會執行一條線程中的指令，因此為了使每個線程在線程切換之后能夠恢復到切換之前的程序執行的位置，所以每個線程都有自己獨立的程序計數器。

Java虛擬機棧中存放的是一個個棧幀，當程序執行一個方法時，就會創建一個棧幀并壓入棧中，當方法執行完畢之后，便會將棧幀移除棧。我們所說的“棧”是指Java虛擬機棧，一個棧幀中包括：局部變量表、操作數棧、動態連接、方法返回地址、附加信息

1、局部變量表

主要是存儲方法中的局部變量，包括方法中局部變量的信息和方法的參數。如：各種基本數據類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對象引用（reference類型，它不等同于對象本身，可能是一個指向對象起始地址的引用指針，也可能是指向一個代表對象的句柄或其他與此對象相關的位置）和returnAddress類型（指向了一條字節碼指令的地址），其中64位長度的long和double類型的數據會占用2個局部變量空間（Slot），其余的數據類型只占用1個。局部變量表的大小在編譯器就可以確定其大小了，因此在程序執行期間局部變量表的大小是不會改變的。在Java虛擬機規范中，對這個區域規定了兩種異常狀況：如果線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機棧可以動態擴展（當前大部分的Java虛擬機都可動態擴展，只不過Java虛擬機規范中也允許固定長度的虛擬機棧），如果擴展時無法申請到足夠的內存，就會拋出OutOfMemoryError異常。

操作數棧

虛擬機把操作數棧作為它的工作區，程序中的所有計算過程都是在借助于操作數棧來完成的，大多數指令都要從這里彈出數據，執行運算，然后把結果壓回操作數棧。

動態連接

每個棧幀都包含一個指向運行時常量池中該棧幀所屬方法的引用（指向運行時常量池：在方法執行的過程中有可能需要用到類中的常量），持有這個引用是為了支持方法調用過程中的動態連接

方法返回地址

當一個方法執行完畢之后，要返回之前調用它的地方，因此在棧幀中必須保存一個方法返回地址。

附加信息

虛擬機規范允許具體的虛擬機實現增加一些規范里沒有描述的信息到棧幀中，例如與高度相關的信息，這部分信息完全取決于具體的虛擬機實現。在實際開發中，一般會把動態連接，方法返回地址與其它附加信息全部歸為一類，稱為棧幀信息。

本地方法棧（Native Method Stack）與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，它們之間的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，而本地方法棧則為虛擬機使用到的Native方法服務。與虛擬機棧一樣，本地方法棧區域也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

在C語言中，程序員可以通過malloc函數和free函數在堆上申請和釋放空間。那么在Java中是怎么樣的呢？Java中的堆是用來存儲對象本身的以及數組（當然，數組引用是存放在Java棧中的），幾乎所有的對象實例都在這里分配內存。在Java中，程序員基本不用去關心空間釋放的問題，Java的垃圾回收機制會自動進行處理。另外，堆是被所有線程共享的，在JVM中只有一個堆。

方法區（Method Area）與Java堆一樣，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、以及編譯器編譯后的代碼等。運行時常量池（Runtime Constant Pool）是方法區的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池（Constant Pool Table），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進入方法區的運行時常量池中存放。在JVM規范中，沒有強制要求方法區必須實現垃圾回收。很多人習慣將方法區稱為“永久代”，是因為HotSpot虛擬機以永久代來實現方法區，從而JVM的垃圾收集器可以像管理堆區一樣管理這部分區域，從而不需要專門為這部分設計垃圾回收機制。不過自從JDK7之后，Hotspot虛擬機便將運行時常量池從永久代移除了。

注意：native方法是指：指使用 Java 以外的其他語言編寫的方法

上述就是小編為大家分享的如何深入了解Java虛擬機內存了，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。