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编程问答

虚拟机系列 | JVM运行时数据区

發布時間：2025/3/16 编程问答 13 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了虚拟机系列 | JVM运行时数据区小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

本文源碼：GitHub·點這里 || GitEE·點這里

內存是計算機的重要部件之一,它是外存與CPU進行溝通的橋梁，計算機中所有程序的運行都在內存中進行，內存性能的強弱影響計算機整體發揮的水平。JVM的內存結構規定Java程序在執行時內存的申請、劃分、使用、回收的管理策略，通說來說JVM的內存管理指運行時數據區這一大塊的管理。

JVM中一個應用是可以有多個線程并行執行，線程被一對一映射為服務所在操作系統線程，調度在可用的CPU上執行，啟動時會創建一個操作系統線程；當該線程終止時，這個操作系統線程也會被回收。

在虛擬機啟動運行時，會創建多個線程，數據區中有的模塊是線程共享的，有的是線程私有的：

線程共享：元數據區、堆Heap；

線程私有：虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器；

單個CPU在特定時刻只能執行一個線程，所以多線程通過幾塊空間的使用，然后不斷的爭搶CPU的執行時間段。

基本描述

方法元空間(方法區)在JVM啟動的時候被創建，是被各個線程共享的內存空間，用于存放類和方法的元數據以及常量池，比如Class和Method。

在實際的開發中，經常因為加載的類太多，進而導致內存溢出問題，這樣可以對元空間的大小進行擴展。

與堆的關系

元空間存放加載的類信息，當類被實例化時，堆中存儲實例化的對象信息，并且通過對象類型數據的指針找到類。

基本描述

JVM啟動時創建堆區，是內存管理的核心區，通常情況下也是最大的內存空間，是被所有線程共享的，幾乎所有的對象實例都要在堆中分配內存，所以這里也是垃圾回收的重點空間。

堆棧關系

棧是JVM運行時的單位，堆是存儲單位，當棧中方法結束，相關對象失去所有引用后，不會馬上被移除堆空間，要等到垃圾收集器運行的時候。

虛擬機棧(Java棧)在每個線程創建時都會生成一個虛擬機棧，棧的內部是一個個棧幀單元，對應Java方法的調用，其生命周期和線程周期保持一致。用來存儲方法的局部遍歷，部分執行結果，方法的調用和返回。

棧幀是方法執行的數據集，維持執行過程中的各種數據信息，執行的方法依次入棧，棧頂存放當前要執行的方法，執行結束后出棧，對于棧沒有垃圾回收問題。

基本描述

JVM中程序計數寄存器用來存儲下一條將要執行指令的地址，執行引擎獲取到指令后進行執行，是線程私有的。它可以看作是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。

前后關系

線程在獲取CPU的時間段內執行代碼，但是線程隨時可能沒有執行完就被掛起，等到線程A再次獲取CPU執行時，CPU 得知道執行到線程A的哪一個指令，程序計數器會存儲該動作。

本地方法棧與虛擬機棧所起到的作用是類似的，虛擬機棧為虛擬機執行Java方法，本地方法棧管理虛擬機使用到的本地方法，在虛擬機規范中對本地方法棧中方法使用的語言、使用方式與數據結構并沒有強制規定，因此具體的虛擬機可以自由實現它。HotSpot虛擬機直接就把本地方法棧和虛擬機棧合二為一。

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