2.5.运行时数据区Run-Time Data Areas
JVM为程序执行定义了不同的运行时数据区( run-time data areas
)。一部分运行时数据区在JVM启动时创建,JVM退出时被销毁。另一部分属于线程。线程数据区在线程创建事被创建,在线程退出时被销毁。
2.5.1. 程序计数器寄存器The pc Register
JVM支持多线程执行。每个JVM线程拥有自己的pc (program counter
) 寄存器。在任何时候,每个Java虚拟机线程都在执行单个方法的代码,即该线程的当前方法(§2.6)。
如果该方法不是native
方法,则pc寄存器包含当前正在执行的Java虚拟机指令的地址。如果线程当前正在执行的方法是native
方法,则Java虚拟机的pc寄存器的值是未定义的。
Java虚拟机的pc寄存器足够宽,可以容纳特定平台上的返回地址(returnAddress
)或本机指针(native pointer
)。
2.5.2. Java虚拟机堆栈Java Virtual Machine Stacks
每个Java虚拟机线程都有一个私有的Java虚拟机堆栈,与线程同时创建。Java虚拟机堆栈存储栈帧frames
(§2.6)。
Java虚拟机堆栈类似于C等传统语言的堆栈:它保存局部变量local variables
和部分结果partial results
。并在方法调用和返回中发挥作用。
因为,除了push
和pop
帧之外,Java虚拟机堆栈从不被直接操作。所以,帧可能是堆分配的。Java虚拟机堆栈的内存不需要连续。
该规范允许Java虚拟机堆栈要么大小固定,要么根据计算的需要动态扩展和收缩。如果Java虚拟机堆栈具有固定的大小(-Xss
等价 -XX:ThreadStackSize
),则当创建该堆栈时,可以独立地选择每个Java虚拟机堆栈的大小。
Java虚拟机实现可以为程序员或用户提供对Java虚拟机堆栈初始大小的控制,以及在动态扩展或收缩Java虚拟机堆栈的情况下,对最大和最小大小的控制。
以下异常情况与Java虚拟机堆栈相关联:
2.5.3. 堆Heap
Java虚拟机有一个由所有Java虚拟机线程共享的堆。堆是运行时数据区,所有类实例和数组的内存都从这里分配。
堆是在虚拟机启动时创建的。对象的堆存储由自动存储管理系统(称为垃圾收集器garbage collector
)回收;对象永远不会被显式释放( objects are never explicitly deallocated.)。Java虚拟机假定没有特定类型的自动存储管理系统,并且可以根据实现者的系统需求来选择存储管理技术。堆的大小可以是固定的,也可以根据计算的需要进行扩展,如果不需要更大的堆,还可以进行收缩。堆的内存不需要连续。
Java虚拟机实现可以向程序员或用户提供对堆的初始大小的控制,并且如果堆可以动态扩展或收缩,还可以提供对最大和最小堆大小的控制。
以下异常情况与堆相关联:
- 如果计算需要的堆超过了自动存储管理系统所能提供的堆,Java虚拟机就会抛出
OutOfMemoryError
2.5.4. 方法区Method Area
方法区类似于传统语言的编译代码的存储区,或者类似于操作系统进程中的“文本”段。
它存储每个类的结构(
per-class structures
),如运行时常量池(
run-time constant pool
)、字段(
field
)和方法数据(
method data
),以及方法和构造函数的代码(
the code for methods and constructors
),包括在类和实例初始化以及接口初始化中使用的特殊方法(
§2.9)。
方法区域是在虚拟机启动时创建的。尽管方法区域在逻辑上是堆的一部分,但简单的实现可能选择不进行垃圾收集或压缩。该规范并不强制要求方法区域的位置或用于管理编译代码的策略。方法区域可以是固定的大小,或者可以根据计算的需要进行扩展,并且如果不需要更大的方法区域,可以进行收缩。方法区域的内存不需要连续。
Java虚拟机实现可以为程序员或用户提供对方法区域初始大小的控制,以及在可变大小的方法区域的情况下,对最大和最小方法区域大小的控制。
以下异常情况与堆相关联:
- 如果方法区域中的内存无法满足分配请求,Java虚拟机将抛出OutOfMemoryError。
OutOfMemoryError
2.5.5. 运行时常量池Run-Time Constant Pool
运行时常量池是类文件(
4.4)中constant_pool表的每个类或每个接口的运行时表示。它包含几种常量,从编译时已知的数字文字到必须在运行时解析的方法和字段引用。运行时常量池的功能类似于传统编程语言的符号表,尽管它包含的数据范围比典型的符号表更广。
每个运行时常量池都是从Java虚拟机的方法区域(2.5.4)中分配的。当Java虚拟机创建(5.3)类或接口时,构建类或接口的运行时常数池。
以下异常情况与类或接口的运行时常数池的构造相关联:
- 当创建一个类或接口时,如果运行时常量池的构造需要比Java虚拟机的方法区域中可用的内存更多的内存,Java虚拟机将抛出
OutOfMemoryError
。
有关运行时常量池构造的信息,请参见第5章(加载、链接和初始化)。
2.5.6. 本地方法堆栈Native Method Stacks
Java虚拟机的实现可以使用传统的栈,俗称“C栈”,来支持本地方法(用Java编程语言之外的语言编写的方法)。本地方法栈也可以被用诸如c语言的Java虚拟机指令集的解释器的实现使用。不能加载本地方法并且本身不依赖于传统堆栈的Java虚拟机实现不需要提供本地方法堆栈。如果提供了本机方法堆栈,通常会在创建每个线程时为每个线程分配。
该规范允许本机方法堆栈具有固定的大小,或者根据计算的需要动态扩展和收缩。如果本地方法堆栈具有固定的大小,则当创建该堆栈时,可以独立地选择每个本地方法堆栈的大小。
Java虚拟机实现可以向程序员或用户提供对本地方法栈的初始大小的控制,以及在变化大小的本地方法栈的情况下,对最大和最小方法栈大小的控制。
以下异常情况与本机方法堆栈相关联:
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