JVM 知识点整理:Java 虚拟机内存组成概况

前言

刚开始看《深入理解Java虚拟机》,文章主要就当笔记来用了,整理知识点,方便以后复习查看

Java 虚拟机内存划分

在这里插入图片描述

运行时数据区域

执行 Java 程序的过程中,把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。
这些区域都有各自的用途,以及创建和销毁时间。
有的区域随着虚拟机进程的启动而存在。
有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

程序计数器

程序计数器(Program Counter Register)是块较小的内存空间,它可以看作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,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。

由于 Java 虚拟机多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的,在任何一个确定的时刻,一个处理器都只会执行一条线程中的指令。因此为了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,各条线程之间计数器互不影响,独立储存,我们称这类内存区域为线程私有的内存。

Java 虚拟机栈

Java 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)是线程私有的,它的生命周期与线程相同

每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于储存局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程,就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程

就是现在讲的虚拟机栈,或者说虚拟机栈中的局部变量表部分

局部变量表

局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(reference 类型,它不等于对象本身,可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能时指向一个代表对象的句柄或其他对象相关的位置)。

局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配。

本地方法栈

本地方法栈(Native Method Stack)是为虚拟机使用 Native Method 方法服务。在JVM规范中,并没有对本地方法栈的具体实现方法以及数据结构作强制规定,虚拟机可以自由实现它。
也就是说Java的虚拟机,这个就是按照 Java 实现的 Java 栈,其他语言的就按别的语言自己实现。比如 Sun HotSpot 虚拟机就直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

Java 堆

Java 堆(Java Heap)是 Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块,被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。绝大多数情况下,实例与数组都在堆上分配。

但是随着 JIT 编辑器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟,栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生,所有的对象都在堆上分配也渐渐变得不那么“绝对”了。

Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也被称为“GC 堆”(Garbage Collected Heap)。由于现在收集器基本采用分代收集算法,所以 Java 堆还可以细分为:新手代和老年代;再细致点的又 Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间等。从内存分配的角度来看,线程共享的 Java 堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)。不过无论如何划分,都与存放内容无关,无论哪个区域,存储都仍然是对象实例,进一步划分的目的是为了更好的回收内存,或者更快的分配内存。

方法区

方法区(Method Area)与 Java 堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

方法区也被很多人称为永久代
JDK1.7 的 HosSpot 虚拟机中,虽然永久代还存在,但已经逐步“去永久代”,常量池在堆
JDK1.8 的 HosSpot 虚拟机中,无永久代,常量池在元空间(用的是计算机的直接内存,而不是虚拟机管理的内存)

运行时常量池

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放

直接内存

直接内存(Direct Memory),也被称为堆外内存受本机总内存大小及处理器寻址空间的限制

JDK1.4 引入了 NIO(New Input/Output),一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的 I/O 方式,它可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存,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。

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