java虚拟机运行时内存数据区划分学习

Owen Jia 2020年02月27日 113次浏览

深入java内存使用模型

jdk1.7虚拟机运行时内存数据区复习

Java与C++区别之“护城墙”:内存动态分配垃圾收集技术,墙外面的人想进去,墙里面的人却想出来。

而这护城墙都建立在JVM的内存模型上,Java内存模型指的就是JVM内存模型。所有的*.java文件都会被编译成*.class文件,也就是字节码文件,之后才能在java虚拟机上运行,这个虚拟机就叫JVM(Java Virtual Machine)。

Java虚拟机在执行java程序的过程中会把它所管理的内存分为若干个不同的数据区域。这些区域有各自的用途,有的随虚拟机进程的启动而存在,有的区域依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

java虚拟机所管理的内存如下:

程序计数器

Program Counter Register,一块较小的内存空间,是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器工作时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。

Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换分配处理器执行时间方式运行的,为了在线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都需要有一个独立的程序计数器,独立存储,各线程间互补影响。

程序计数器是各个线程私有的内存空间。

当执行java方法时,计数器记录的是当前执行的字节码指令的地址;若执行的是native方法,计数器值为空。

虚拟机栈

Virtual Machine Stacks,也是线程私有的,与线程的生命周期相同,描述的是java方法执行的内存模型。

每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧,用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。方法从调用到执行完毕,对应着一个栈帧在虚拟机栈中的入栈和出栈。

很多人粗糙的把java内存分为“堆内存”和“栈内存”,这里的“栈”指的就是虚拟机栈,又或者说是虚拟机栈中的局部变量表,因为这个区域是程序员最关注的、与对象内存分配最密切的内存区域。

局部变量表的内存空间是在编译期间完成分配的,运行期间不会改变表的大小,它存放基本数据类型、对象引用、returnAddress类型。

本地方法栈

Native Method Stack(本地方法栈)与虚拟机栈的区别是,虚拟机执行java方法时使用虚拟机栈,当执行Native方法时使用本地方法栈,其他基本一样。

HotSpot虚拟机在实现时,把本地方法栈与虚拟机栈合并在一起。

Heap,是java虚拟机所管理的最大内存区域,所有线程会共享这块内存区域,在虚拟机启动时创建好。

堆内存用来存放对象的实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存,也是垃圾收集器管理的主要区域。

堆内存又分为:新生代和老年代,还有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等细分。

所有线程共享堆内存。

方法区

Method Area与堆一样,是所有线程共享内存区域,用来存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、编译后的代码等数据。方法区也是堆的一个逻辑部分,但是叫Non-Heap,针对HotSpot虚拟机很多人称为“永久代”。

HotSpot虚拟机的垃圾收集器与堆一样管理这块内存区域,回收目标主要是常量池回收和类型卸载,大多数场景下回收成绩很差。

虚拟机以外内存

在虚拟机运行时数据区外的内存区域,还有一种Direct Memory区域,并不受java堆大小限制,但是受到本机总内存大小的限制,有虚拟机参数可以指定大小。

Java NIO技术之所以性能优异,就是因为它是使用native函数库直接分配堆外的内存,然后通过一个存储在java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。