在Java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常情况:
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常;
如果虚拟机栈可以动态扩展(当前大部分的Java虚拟机都可以扩展),如果扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常。
与程序寄存器一样,java虚拟机栈也是线程私有的,它的生命周期与线程相同。
2.3、本地方法栈
本地方法栈(Native Method Stack)与虚拟机栈所发挥的作用是非常类似,它们之间的区别在于虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务,而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。在虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定,因此具体的虚拟机可以自由的实现它。
与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
与虚拟机栈一样,本地方法栈也是线程私有的。
2.4、Java 堆(Java Heap)
对于大多数应用来说,Java 堆(Java Heap)是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动的是创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例以及数组都要在这里分配内存。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也被称为“GC堆”(Garbage Collected Heap)。从内存回收的角度来看,由于现在收集器基本都采用分代收集算法,所以Java堆还可以细分为:新生代和老年代;新生代又可以分为:Eden 空间、From Survivor空间、To Survivor空间。
根据Java虚拟机规范的规定,Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可,就像我们的磁盘空间一样。在实现时,既可以实现成固定大小的,也可以是可扩展的,不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过-Xms和-Xmx控制)。如果在堆中没有内存完成实例的分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError异常。
2.5、方法区(Method Area)
方法区(Method Area)和Java堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存放已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、JIT编译后的代码等数据。方法区在虚拟机启动的时候创建。
Java虚拟机规范对方法区的限制非常宽松,除了和堆一样不需要不连续的内存空间和可以固定大小或者可扩展外,还可以选择不实现垃圾收集。
根据Java虚拟机规范的规定,如果方法区的内存空间不能满足内存分配需要时,将抛出OutOfMemoryError异常。
2.6、运行时常量池
运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池(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。
2.7、直接内存
直接内存(Direct Memory)并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。但是这部分内存也被频繁使用,而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。
在JDK 1.4 中新加入了NIO(New Input/Output)类,引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的I/O方法,它可以使用Native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在Java堆中DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能,因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
到这里我们大致知道了Java虚拟机的运行时区的概况,接下来会继续介绍更多JVM相关信息。
3:JVM内存模型
Java内存模型即Java Memory Model,简称JMM。JMM定义了Java 虚拟机(JVM)在计算机内存(RAM)中的工作方式。JVM是整个计算机虚拟模型,所以JMM是隶属于JVM的。
如果我们要想深入了解Java并发编程,就要先理解好Java内存模型。Java内存模型定义了多线程之间共享变量的可见性以及如何在需要的时候对共享变量进行同步。原始的Java内存模型效率并不是很理想,因此Java1.5版本对其进行了重构,现在的Java8仍沿用了Java1.5的版本。
关于并发编程
在并发编程领域,有两个关键问题:线程之间的通信和同步。
线程之间的通信
线程的通信是指线程之间以何种机制来交换信息。在命令式编程中,线程之间的通信机制有两种共享内存和消息传递。