第 3 章 运行时数据区概述及线程

1、前言

本节主要讲的是运行时数据区,也就是下图这部分,它是在类加载完成后的阶段

当我们通过前面的:类的加载 --> 验证 --> 准备 --> 解析 --> 初始化,这几个阶段完成后,就会用到执行引擎对我们的类进行使用,同时执行引擎将会使用到我们运行时数据区

也就是大厨做饭,我们把大厨后面的东西(切好的菜,刀,调料),比作是运行时数据区。而厨师可以类比于执行引擎,将通过准备的东西进行制作成精美的菜品

2、运行时数据区结构

2.1、运行时数据区与内存

内存

  1. 内存是非常重要的系统资源,是硬盘和CPU的中间仓库及桥梁,承载着操作系统和应用程序的实时运行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. 不同的JVM对于内存的划分方式和管理机制存在着部分差异。结合JVM虚拟机规范,来探讨一下经典的JVM内存布局。
  3. 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

运行时数据区的完整图

2.2、线程的内存空间

线程的内存空间

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:

  1. 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。
  2. 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。

灰色的为单独线程私有的,红色的为多个线程共享的。即:

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

关于 Runtime 类的说明

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。

3、线程

3.1、JVM 线程

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,每个线程都与操作系统的本地线程直接映射
  3. 当一个Java线程准备好执行以后,此时一个操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
  4. 操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. 如果一个线程抛异常,并且该线程是进程中最后一个非守护线程,那么进程将停止

3.2、JVM 系统线程

JVM系统线程

  1. 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。
  2. 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:这种线程的操作是需要JVM达到安全点才会出现。这些操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操作的调度执行
  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