3. 运行时数据区概述及线程

3. 运行时数据区概述及线程

来源：JVM系列-第3章-运行时数据区 | 风祈的时光录

纪要

1. 运行时数据区与内存

1. JVM内存布局规定了Java在运行过程中内存申请、分配、管理的策略，保证了JVM的高效稳定运行。

2. 我们通过磁盘或者网络IO得到的数据，都需要先加载到内存中，然后CPU从内存中获取数据进行读取，也就是说内存充当了CPU和磁盘之间的桥梁

2. 线程的内存空间

1. Java虚拟机定义了若干种程序运行期间会使用到的运行时数据区：其中有一些会随着虚拟机启动而创建，随着虚拟机退出而销毁。另外一些则是与线程一一对应的，这些与线程对应的数据区域会随着线程开始和结束而创建和销毁。

2. 灰色的为单独线程私有的，红色的为多个线程共享的。即：

   • 线程独有：独立包括程序计数器、栈、本地方法栈
   • 线程间共享：堆、堆外内存（永久代或元空间、代码缓存

3. Runtime类 

每个JVM只有一个Runtime实例。即为运行时环境，相当于内存结构的中间的那个框框：运行时环境。

4. JVM线程

1. 线程是一个程序里的运行单元。JVM允许一个应用有多个线程并行的执行
2. 在Hotspot JVM里，每个线程都与 *** 作系统的本地线程直接映射；当一个Java线程准备好执行以后，此时一个 *** 作系统的本地线程也同时创建。Java线程执行终止后，本地线程也会回收
3. *** 作系统负责将线程安排调度到任何一个可用的CPU上。一旦本地线程初始化成功，它就会调用Java线程中的run()方法

5. JVM系统线程

• 如果你使用jconsole或者是任何一个调试工具，都能看到在后台有许多线程在运行。这些后台线程不包括调用public static void main(String[])的main线程以及所有这个main线程自己创建的线程。

• 这些主要的后台系统线程在Hotspot JVM里主要是以下几个：

1. 虚拟机线程：这种线程的 *** 作是需要JVM达到安全点才会出现。这些 *** 作必须在不同的线程中发生的原因是他们都需要JVM达到安全点，这样堆才不会变化。这种线程的执行类型括”stop-the-world”的垃圾收集，线程栈收集，线程挂起以及偏向锁撤销
2. 周期任务线程：这种线程是时间周期事件的体现（比如中断），他们一般用于周期性 *** 作的调度执行
3. GC线程：这种线程对在JVM里不同种类的垃圾收集行为提供了支持
4. 编译线程：这种线程在运行时会将字节码编译成到本地代码
5. 信号调度线程：这种线程接收信号并发送给JVM，在它内部通过调用适当的方法进行处理

6. 程序计数器（PC寄存器）

1. 寄存器存储指令相关的现场信息。CPU只有把数据装载到寄存器才能够运行。
2. JVM中的PC寄存器是对物理PC寄存器的一种抽象模拟。【是虚拟的】
3. 它是一块很小的内存空间，几乎可以忽略不记。也是运行速度最快的存储区域。
4. 在JVM规范中，每个线程都有它自己的程序计数器，是线程私有的，生命周期与线程的生命周期保持一致。
5. 任何时间一个线程都只有一个方法在执行，也就是所谓的当前方法。程序计数器会存储当前线程正在执行的Java方法的JVM指令地址；或者，如果是在执行native方法，则是未指定值（undefned）。
6. 它是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
7. 字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。
8. 它是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutofMemoryError情况的区域。

7. PC寄存器的作用

PC寄存器用来存储指向下一条指令的地址，也即将要执行的指令代码。由执行引擎读取下一条指令，并执行该指令。

8. 本地方法接口

1. 简单地讲，一个Native Method是一个Java调用非Java代码的接囗，该方法的实现由非Java语言实现，比如C
2. 本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用，它的初衷是融合C/C++程序。

9. 本地方法栈

1. Java虚拟机栈于管理Java方法的调用，而本地方法栈用于管理本地方法的调用。
2. 本地方法栈，也是线程私有的。
3. 允许被实现成固定或者是可动态扩展的内存大小（在内存溢出方面和虚拟机栈相同）
   • 如果线程请求分配的栈容量超过本地方法栈允许的最大容量，Java虚拟机将会抛出一个stackoverflowError 异常。
   • 如果本地方法栈可以动态扩展，并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存，或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的本地方法栈，那么Java虚拟机将会抛出一个outofMemoryError异常。
4. 本地方法一般是使用C语言或C++语言实现的。
5. 它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine 执行时加载本地方法库