Java并发编程之程序运行堆栈分析

Java程序运行的堆栈分析

　　1.JVM运行时数据区

　　　　JVM通过加载class文件的数据来执行程序。JVM在运行时会划分不同的区域以存放数据。如下图所示：

　　　　

　　　　线程共享部分：所有线程都能访问这块内存的数据，随虚拟机或GC的创建和销毁。主要包括：方法区和堆内存。

　　　　线程独占部分：每个线程都有它独立的空间，随线程生命周期而创建和销毁。主要包括：虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器。

• • 方法区：是JVM用来存储加载的类信息、常量、静态变量、编译后的代码数据。在虚拟机规范中，这是一个逻辑区，不同虚拟机有不同的实现方式。
  • 堆内存：在JVM启动时创建的，用于存放类的对象，new出来的对象都放这里。可以细分为：老年代、新生代(Eden、From Survivor、To Survivor)。垃圾回收器主要就是管理堆内存。
  • 虚拟机栈：虚拟机栈是每个线程私有的空间。线程栈由多个栈帧(Stack Frame)组成。栈帧的内容包含：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址、附加信息等。栈内存默认最大为1M，超出会抛出StackOverFlowError。
  • 本地方法栈：和虚拟机功能类似，虚拟机栈是为JVM执行Java方法准备的。本地方法栈是为JVM执行native本地方法而准备的，不同的虚拟机厂商有不同的实现。
  • 程序计数器：记录当前线程执行字节码的位置，存储的是字节码指令地址，如果执行native方法，则计数器为空。CPU同一时间，只会执行一个线程中的一条指令。JVM多线程会轮流切换并分配CPU执行时间，因此在发生线程切换时，需要通过程序计数器来恢复正确的执行位置。

　　2.Class文件解析

　　　　Java源文件被编译器编译成一个Java Class文件，JVM通过加载该Class文件来执行程序。

　　　　1.1.什么是Class文件？

　　　　　　Class文件包含Java程序执行的字节码。

　　　　　　其中，数据是严格按照特定的格式紧凑排列在class文件中的二进制流，用十六进制表示，中间没有任何分隔符。

　　　　　　在文件的开头有一个0xcafebabe的特殊标志，可以通过javap工具来查看class文件的内容(javap -v Demo.class > demo.txt)。

　　　　1.2.class文件的内容

　　　　　　

　　　　　　从图中可以看到，class文件主要包括的内容有：

• • • JDK版本号/访问控制：

　　　　　　　　　

• • • 访问修饰符：

　　　　　　　　　

• • • 常量池(Constant Pool)：类包含的静态变量

　　　　　　　　

• • • 构造方法：如果代码中没有构造函数，那么JVM会提供一个无参的构造函数。

　　　　　　　　  

• • • 程序入口方法：main方法

　　　　　　　　

　　3.一个简单程序的完成运行过程：