JVM之【运行时数据区】
JVM简图
运行时数据区简图
一、程序计数器（Program Counter Register）
1.程序计数器是什么？
程序计数器是JVM内存模型中的一部分，它可以看作是一个指针，指向当前线程所执行的字节码指令的地址。每个线程在执行过程中都有自己的程序计数器，因此程序计数器是线程私有的，独立于其他线程。
程序计数器不会OOM！！！
2.程序计数器的作用
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指令执行：在每个线程执行字节码指令时，程序计数器会存储当前正在执行的字节码指令的地址。如果是正在执行本地方法（native method），那么程序计数器的值将是undefined。
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指令跳转：在字节码指令执行完毕后，程序计数器会自动更新为下一条要执行的字节码指令的地址。通过这种方式，程序计数器可以确保字节码指令按顺序执行。
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控制流管理：程序计数器帮助管理程序的控制流（如分支、循环、跳转等）。通过更新程序计数器的值，可以实现各种控制流指令（如if、for循环、switch等）的跳转逻辑。
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多线程切换：由于Java是多线程的语言，每个线程都有自己独立的程序计数器。当线程切换时，程序计数器会保存当前线程的执行位置，当线程再次被调度时，程序计数器会恢复到之前保存的位置，以确保线程可以继续从正确的位置执行。
二、虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）
在Java虚拟机（JVM）中，每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈，虚拟机栈是每个线程私有的数据区，用于管理方法调用和执行。其内部保存一个个的栈帧（Stack Frame），对应着一次次的Java方法调用。每当一个线程调用一个方法时，JVM会为该方法创建一个新的栈帧（Stack Frame）并将其压入虚拟机栈中，方法执行完毕后，栈帧会从栈中弹出。
**存在OOM，不需要垃圾回收**
栈帧（Stack Frame）
1、JVM直接对Java栈的操作只有两个，就是对栈帧的压栈和出栈，遵循“先进后出”/“后进先出”原则。在一条活动线程中，一个时间点上，只会有一个活动的栈帧。
2、只有当前正在执行的方法的栈帧（栈顶栈帧）是有效的，这个栈被称为当前栈帧（Current Frame），与当前栈帧相对应的方法就是当前方法（CurrentMethod），定义这个方法的类就是当前类（CurrentClass）。
3、执行引擎运行的所有字节码指令只针对当前栈帧进行操作。如果在该方法中调用了其他方法，对应的新的栈帧会被创建出来，放在栈的顶端，成为新的当前帧。
1.栈帧的组成部分
- 局部变量表（Local Variable Array/Table）
- 操作数栈（Operand Stack）
- 动态链接（Dynamic Linking）
- 方法返回地址（Return Address）
- 附加信息（Additional Information）
2.详细描述
1. 局部变量表（Local Variable Array/Table）
- 原理：局部变量表是一个数组，用于存储方法的局部变量，包括方法参数和方法内部定义的变量。
- 作用：为每个方法提供存储和访问局部变量的空间。局部变量通过索引进行访问，索引从0开始。例如，
int a = 10;中的a就存储在局部变量表中。 - 存储信息：存储了方法的参数和方法内部定义的局部变量。可以存储各种数据类型，包括基本数据类型（int、float、long、double等）以及对象引用。
2. 操作数栈（Operand Stack）
- 原理：操作数栈是一个LIFO栈，用于字节码指令执行时的临时存储空间。
- 作用：在方法执行过程中，用于保存中间计算结果、传递参数以及存储返回值。例如，执行加法操作
i + j时，会将i和j压入操作数栈，执行完加法操作后，将结果存储在操作数栈中。 - 存储信息：方法执行过程中临时存储的操作数、中间计算结果。
3. 动态链接（Dynamic Linking）
- 原理：每个栈帧包含指向运行时常量池的方法引用，，方法的具体指针信息。
- 作用：当方法被调用时，动态链接会将符号引用转换为实际的内存地址。例如，调用一个方法时，会将该方法在常量池中的符号引用转换为实际的方法地址。
4. 方法返回地址（Return Address）
- 原理：在方法调用时，返回地址会记录调用方法的指令地址，以便方法返回时能找到正确的返回位置。
- 作用：方法执行完毕后，返回到调用该方法的地方继续执行。这个地址一般是调用方法的下一条指令。
5. 附加信息（Additional Information）
- 原理：附加信息因JVM实现而异，包括栈帧的一些其他信息，比如调试信息和性能分析信息。
- 作用：为JVM提供更多的运行时信息支持，如异常处理信息、JVM优化信息等。