JVM内存划分(堆、栈详解)

前言

我们知道,Java的内存管理是由JVM虚拟机来控制的,作为Java程序开发者不需要像C、C++的开发人员一样对内存进行管理,这大大降低了开发的复杂度。但随之而来的问题是,一旦出现内存泄漏和溢出方面的问题,如果不了解虚拟机是如何使用内存的,那么排查错误将会变得很困难,并且了解了JVM内存的管理机制后,我们可以在开发过程中就尽量避免会使内存溢出或泄露问题的产生。

JVM内存划分

1.程序计数器(Program Counter Register)

它是一块较小的内存空间,可以看成是当前线程所执行的行号指示器。它对每个线程来说都是独立的,互不影响,称其为线程私有的内存。

我们知道,CPU的运行是将时间划分为很多个细小的片段,每个片段执行的不同的线程,因为这个时间片很小,所以在我们使用看来,电脑可以同时做很多件事情,比如看电影、听音乐等等,但实际上它们是轮流运行的。

在JVM中,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(类似于CPU),因此在任何一个确定的时期,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,每条线程都会有个独立的程序计数器,用来记录该线程执行到的位置。


2.Java虚拟机栈(Stack)

与程序计算器一样,Java虚拟机栈也是线程私有的,它的生命周期与线程相同。它描述的是Java方法执行时的内存模型。每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链表、方法出口等信息。每一个方法从调用到执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

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(可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置)和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)。
其中,64位长度的long和double类型数据会占用2个局部变量空间(Slot),其余数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

在JVM规范中,对栈(Stack)区域规定了两种异常状况:如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出 StackOverflowError 异常;如果栈可以动态扩展,在扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出 OutOfMemoryError 异常。


3.本地方法栈(了解)

它与虚拟机栈的作用类似,区别:前者为虚拟机使用到的Native方法服务,后者为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务。


4.Java堆(Heap)

对于大多数应用来说,Heap是JVM所管理的内存中最大的一块。它是所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建,唯一目的是存放对象实例(所有的对象实例及数组都要在堆上分配,但随着优化技术的发展,所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么绝对了)

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也称为GC堆(Garbage Collected Heap)
从内存的分配角度看,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域,但存储的都是对象实例。根据JVM规范的规定,Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可。当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过-Xmx和-Xms控制)。如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法扩展时,将会抛出 OutOfMemoryError 异常。


5.方法区(Method Area)

与堆相同,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。
在方法区中,除了和堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外,还可以选择不实现垃圾收集。方法区中的数据相对而言垃圾回收出现的少,这区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出 OutOfMemoryError。


6.运行时常量池(Runtime Constant Pool)

它是方法区的一部分。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。
JVM对Class文件每一部分(包括常量池)的格式都有严格规定,每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范才会被虚拟机认可、装载和运行。但对于运行时常量池,JVM没有做任何细节的要求。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/diagnoa_wleng/article/details/81813828
今日推荐