深入理解Java Runtime Area Java运行时数据区

By - Last updated: 星期一, 八月 7, 2017
  • Java Runtime Area的分类
  • 从线程的角度理解Java Runtime Area
  • 从存储内容理解Java Runtime Area
  • 方法区中究竟存储了哪些信息?
  • 基本数据类型的成员变量放在jvm的哪块内存区域里?
  • Java Runtime Area的分类

    Java Runtime Area主要可以分为六部分 :

    • Program Counter (PC) Register 程序计数器
    • Java Virtual Machine Stacks Java虚拟机栈
    • Heap Memory Java堆
    • Method Area 方法区
    • Run-time Constant Pool 运行时常量池
    • Native Method Stacks 本地方法栈

    具体的每个区域的内容和特点可以参考《深入理解Java虚拟机》,此书已经讲的很详细了。
    下面我们对这几个数据区域进行分类,分别从不同的视角来分析,加深我们的理解

    从线程的角度理解Java Runtime Area

    首先,我们从区域是否是线程私有的还是所有线程共享的来分类:


    image.png

    程序计数器 Java虚拟机栈 本地方法栈都是线程私有的

    Java堆****方法区****运行时常量池都是所有线程共享的

    进一步理解:

    • 对于线程私有的数据区域程序计数器 Java虚拟机栈 本地方法栈,他们的生存周期都是一致的,都是
      随着线程开始,而进行初始化
      随着线程结束而销毁

    • 而对于线程共享的数据区域Java堆****方法区****运行时常量池,他们的生存周期都是一致的
      随着JVM的启动而分配内存
      随着JVM的关闭而销毁

    从存储内容理解Java Runtime Area

    下面我们再根据不同区域所存储的数据类型进行分类:
    可以分为三类

    • 方法区和常量池存储类的信息
    • 堆内存存储对象信息
    • 程序计数器,Java虚拟机栈,本地方法栈存储线程的信息

    下图很清楚的说明


    image.png

    The heap space holds object data, the method area holds class code, and the native area holds references to the code and object data.
    堆存储object的data,方法区存储class的信息和code,native区域存储指向class信息和code的引用和指向对象的data的引用

    下面这个图更详细的指出了三个区域存储的内容:


    image.png

    下面我们通过一个实际代码的例子,来说明;

    看下面这段代码:


    image.png

    这段代码编译之后,就存储成如下这个样子:


    image.png

    易混淆的Java Runtime Area 的问题

    下面我们会对关于Java 运行时数据区易混淆的问题进行释疑

    方法区中究竟存储了哪些信息?

    栈中存放了局部变量表等与方法有关的信息,但方法中还有指令代码这一重要内容,它既没有放在栈(Stack)中也没放在堆(Heap)中,那它放在哪呢?
    其实,方法区中除了包括你所说的“已加载的类的基本信息、常量、静态变量等”外,还包括编译器编译后的代码,而且这应该是方法区中主要的一部分,毕竟类中主要是方法和属性,而类中的属性,如果是实例域的话则新建对象后存储在堆(Heap)中,静态的话就如你所说存储在方法区中,因此该区域中方法占主要部分,这应该是此运行时数据区称为方法区的原因吧。

    基本数据类型的成员变量放在jvm的哪块内存区域里?

    比如

    class{
    private int i;
    }
    

    有的朋友可能因为基本数据类型,就认为存储在栈中。但其实是存储在堆中的,因为这是属于对象的信息,每个对象都拥有不同的实例变量,这些实例变量都存储在堆中,不管是基本数据类型还是引用数据类型
    ava虚拟机栈是线程私有的,生命周期跟线程相同,每个方法调用的时候都会创建一个栈帧用于存储局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出口等信息。每个方法调用的过程,就代表了一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程,当进入一个方法时,这个方法在栈中需要分配多大的内存都是完全确定的,方法运行时不会改变局部变量表的大小——《深入理解java虚拟机第二版》
    很多java程序员一开始就被网上的一些教程所误导:基本数据类型放在栈中,数组和类的实例放在堆中。 这个说法不准确,事实上,如上面的实例变量i,他是存放在java堆中。因为它不是静态的变量,不会独立于类的实例而存在,而该类实例化之后,放在堆中,当然也包含了它的属性i。
    如果在方法中定义了int i = 0;则在局部变量表创建了两个对象:引用i和0。 这两个对象都是线程私有(安全)的。 比如定义了int[] is = new int[10]. 定义了两个对象,一个是is引用,放在局部变量表中,一个是长度为10的数组,放在堆中,这个数组,只能通过is来访问,方法结束后出栈,is被销毁,根据java的根搜索算法,判断数组不可达,就将它销毁了。

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