循序渐进学Java:JVM内存模型及分析
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2024-09-04 13:52:16
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JVM(Java虚拟机)内存模型
- JVM(Java虚拟机)内存模型
- 各部分介绍
从属于线程的内存区域(栈、计数器)
JVM 的内存划分中，有部分区域是线程私有的，有部分是属于整个 JVM 进程；我们将这部分归为一类。
1)程序计数器（Program Counter Register)，在 JVM 规范中，每个线程都有自己的程序计数器。这是一块比较小的内存空间，存储当前线程正在执行的 Java 方法的 JVM 指令地址，即字节码的行号。如果正在执行 Native 方法，则这个计数器为空。
2)Java 虚拟机栈(Java Virtal Machine Stack)，同样也是属于线程私有区域，每个线程在创建的时候都会创建一个虚拟机栈，生命周期与线程一致，线程退出时，线程的虚拟机栈也回收。虚拟机栈内部保持一个个的栈帧，每次方法调用都会进行压栈，JVM 对栈帧的操作只有出栈和压栈两种，方法调用结束时会进行出栈操作。该区域存储着局部变量表，编 译时期可知的各种基本类型数据、对象引用、方法出口等信息。
3)本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈类似，本地方法栈是在调用本地方法时使用的栈，每个线程都有一个本地方法栈。
堆(heap)
堆（Heap）,几乎所有创建的 Java 对象实例，都是被直接分配到堆上的。堆被所有的线程所共享，在堆上的区域，会被垃圾回收器做进一步划分，例如新生代、老年代的划分。 Java 虚拟机在启动的时候，可以使用“Xmx”之类的参数指定堆区域的大小。
方法区（Method Area)
方法区与堆一样，也是所有的线程所共享，存储被虚拟机加载的元（Meta）数据，包括类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
方法区是一种 java 虚拟机的规范。由于方法区存储的数据和堆中存储的数据一致，实质上也是堆，因此，在不同的 JDK 版本中方法区的实现方式不一样。
JDK7 以前，方法区就是堆中的“永久代”。
JDK7 开始去“永久代”，把静态变量、字符串常量池都挪到了堆内存中。
JDK8 以后，“永久代”不存在了。存储的类信息、编译后的代码数据等已经移动到了MetaSpace（元空间）中，元空间并没有处于堆内存上，而是（直接内存）直接占用的本地内存（NativeMemory）。
运行时常量池（Run-Time Constant Pool)(方法区中)
这是方法区的一部分。常量池主要存放两大类常量：
1)字面量（Literal），如文本字符串、final 常量值。
2)符号引用，存放了与编译相关的一些常量，因为 Java 不像 C++那样有连接的过程， 因此字段方法这些符号引用在运行期就需要进行转换，以便得到真正的内存入口地址。
直接内存（Direct Memory）
直接内存并不属于 Java 规范规定的属于 Java 虚拟机运行时数据区的一部分。Java 的NIO 可以使用 Native 方法直接在 java 堆外分配内存，使用 DirectByteBuffer 对象作为这个堆外内存的引用。
程序执行过程内存分析
- 为了便于理解,将虚拟机内存模型进行简化,分为三个区域：虚拟机栈(stack)、堆(heap)、方法区(method area)。
- 虚拟机栈（简称：栈）的特点如下：
1) 栈描述的是方法执行的内存模型。每个方法被调用都会创建一个栈帧（存储局部变 量、操作数、方法出口等）
2)JVM 为每个线程创建一个栈，用于存放该线程执行方法的信息（实际参数、局部变量等）
3)栈属于线程私有，不能实现线程间的共享！
4)栈的存储特性是“先进后出，后进先出”
5)栈是由系统自动分配，速度快！栈是一个连续的内存空间
- 堆的特点如下：
1)堆用于存储创建好的对象和数组(数组也是对象)
2)JVM 只有一个堆，被所有线程共享
3)堆是一个不连续的内存空间，分配灵活，速度慢
- 方法区（又叫静态区,也是堆）特点如下：
1)方法区是 JAVA 虚拟机规范，可以有不同的实现。
JDK7 以前是“永久代”
JDK7 部分去除“永久代”，静态变量、字符串常量池都挪到了堆内存中
JDK8 是“元数据空间”和堆结合起来
2)JVM 只有一个方法区，被所有线程共享
3)方法区实际也是堆，只是用于存储类、常量相关的信息
4)用来存放程序中永远是不变或唯一的内容。（类信息、静态变量、字符串常量等）
- 示例内存分析
1)编写Person类,创建Person对象并使用
2)内存分配图
结论:同一类的每个对象有不同的成员变量存储空间,同一类的每个对象共享该类方法
