[二]Java虚拟机 jvm内存结构 运行时数据内存 class文件与jvm内存结构的映射 jvm数据类型 虚拟机栈 方法区 堆 含义

虚拟机可以处理的数据类型分为:基本类型和引用类型两类 所以对于值,也就存在基本类型值 和 引用值 两种类型的值

byte

8位   有符号 二进制补码整数  默认值零(-2^7到2^7-1  包括两端的值在内)

ps:在抽象一点,逻辑上来说其实可以理解为堆/栈/程序计数器 三类  程序的运行 , 需要数据还需要方法,还需要说明从哪个指令位置开始执行 程序计数器就是指向要执行的指令地址,标志从哪个位置开始执行 栈是方法调用概念的具体化数据结构,描述了怎么执行 堆用于保存程序运行需要用到的数据对象等,描述了 执行什么,操作什么

方法区是可供各个线程共享的运行时内存区域,存储了每一个类的结构信息,如: 运行时常量池/字段和方法数据/构造函数和普通方法的字节码内容/类实例接口初始化时用到的特殊方法 方法区在虚拟机启动的时候创建 方法区也可以被垃圾收集 方法区大小不必是固定的 可以根据需要动态扩展   方法区空间也不必是连续的   具体存储的信息包括:

运行时常量池属于方法区的一部分 class文件中每一个类或者接口的常量池表 constant_pool table 运行时的表示形式 只需要记住与class文件中的constant_pool相对应即可理解所包含的内容 包括了若干种不同的常量 从编译器可知的数值字面量到必须在运行期解析后才能获得的方法或字段引用 运行时常量在Java虚拟机的方法区分配  加载类或者接口到虚拟机后,就创建对应的运行时常量池

一个java程序独占一个虚拟机实例,也就是每个java程序一个独立的堆空间 但是对于同一个java程序   堆是各个线程共享的运行时内存区域  是所有类实例和数组对象分配内存的区域 Java堆在虚拟机启动时就被创建了 存储了被自动内存管理系统 也就是GC( garbage Collector) 所管理的各种对象 这些受管理的对象不需要也也不能显式的销毁 之所以这么说是因为有分配新对象的指令,却没有释放内存的指令,所以就不能显式的销毁   堆是垃圾收集器工作的主要区域  堆空间不必连续也可以动态扩展或者收缩 对象的内部表示形式,规范并没有规定 实现者可以按需发挥

java虚拟机栈,是对方法调用这一抽象概念的具体化描述,方法执行的内存模型 启动一个新线程 Java虚拟机就会为他分配一个Java栈,用于保存栈帧 虚拟机只会直接对Java栈执行两种操作   以栈帧为单位的出栈或者入栈   每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧  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 每个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程   栈上所有的数据都是线程私有的任何线程都不能访问另一个线程的栈数据 也就是说,完全无需考虑多线程情况下数据的访问同步问题 当一个线程调用另一个方法时,方法的局部变量保存在调用线程的Java虚拟机栈的栈帧中 只有一个线程总是能访问那些局部变量即调用方法的线程

三部分组成:  局部变量表  操作数栈 以及栈帧数据区 当虚拟机调用一个方法时,从对应类的类型信息中得到此方法的局部变量表和操作数栈的大小(code 属性) 并以此分配栈帧内存,然后压入Java栈中 栈帧随着方法的调用而创建随着方法结束而销毁,无论方法正常完成还是异常完成都算作方法结束   局部变量表 长度由编译期决定,通过方法code属性提供 除了long和double 使用两个局部变量外,其余类型均为一个 保存了对应方法的参数和局部变量   操作数栈 后进先出,操作数栈最大深度编译期决定通过code属性保存提供 每个位置可以保存一个java虚拟机中定义的任意数据类型的值包括long double 操作数栈作为虚拟机的工作区,大多数指令都要从这里弹出数据执行计算然后把结果压回操作数栈   栈帧数据区 除了局部变量和操作数栈外,还需要一些其他的数据,比如 常量池的入口信息,每当虚拟机要执行某个需要用到常量池数据的指令时 都会通过栈帧数据区中指向常量池的指针来访问他

本地方法栈并不是虚拟机明确定义的,是可选的 Java虚拟机实现可能会使用到传统的栈(通常称之为C stack) 来支持native方法(指 用Java以外的其他语言编写的方法) 这个栈就是本地方法栈 当Java虚拟机使用其他语言比如C语言,来实现指令集解释器的时候,也可以使用本地方法栈 如果Java虚拟机本身不支持native方法,或是本身不依赖传统栈,那么可以不提供本地方法栈 如果支持本地方法栈  那这个栈一般会在创建线程的时候按线程分配

程序计数器 又叫做 PC寄存器 PC为program counter 不管称呼如何,其本意是保存当前正在执行的指令的地址, 此处,我们可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器 也就是程序的运行完全依赖PC寄存器,需要依靠他获取下一条需要执行的字节码指令   JVM的多线程时通过线程轮流切换并分配处理器执行时间片的方式实现的,在任何一个确定的时刻 一个处理器(一个内核) 都只能执行一条线程中的指令,为了线程切换后能恢复到正确的位置 所以每个线程都需要一个独立的程序计数器,所以程序计数器是线程私有的 线程启动时创建   如果执行的是Java方法,值为正在执行的虚拟机的字节码指令地址 如果是Native方法,计数器值为空 Undefined  ,此区域 没有OOM

直接内存并不是虚拟机运行时的数据区,也不是Java虚拟机规范中定义的内存区 但是这部分内存也被频繁的调用,也可能导致OOM 是引入NIO后,引入的一种基于通道与缓冲区的IO方式 可以使用native 函数库直接分配堆外内存,然后通过Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作 能在一些场景中显著提高性能 既然不属于java堆,自然不受制于Java堆大小的限制,但是,必须运行于物理机 自然受制于本机总内存大小

举一个浅显的例子 你去超市购物,为了方便携带,你可能会按照他们的形状或者类别组织放到购物袋里面 比如 生鲜放到一个袋子,零食放到一个袋子,或者放置稍大商品的购物袋里面的缝隙处,放置一些小的商品 这是属于所有商品的静态描述组织   回到家需要做饭,可能你会把鱼拿出来放到盘子里,可能你会把青菜放到水槽中浸泡清洗,然后你可能会准备作料,洗锅准备做菜等等 一切都按照你下厨的习惯来放置食材以及步骤进行做菜 这就是属于动态执行行为的结构描述   我们的内存结构 程序计数器  堆   栈 就是对于代码执行行为过程的一种描述 可以理解你想要先做那道菜? 程序计数器((如果把想要做的菜都列一个清单,程序计数器就是从什么位置开始做,就是先做哪道菜) 都有哪些食材? 台面上有青菜 鱼 豆腐...  这都是存放在堆中 具体的怎么做? 红烧还是清蒸?这些具体的行为封装在虚拟机栈的栈帧中  每次做一道菜就是入栈,做好了刷锅就是出栈 而每道菜所需要的调味料和配菜可能是独有的,不能乱放,这些就相当于栈帧中的局部变量和操作数栈