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一、概述
不同的JVM对于内存的划分方式和管理机制存在部分差异,后续针对HotSpot虚拟机进行介绍
JVM结构图如下,此次我们学习的是Java虚拟机运行时数据区
在运行时数据区中,总的来说分为五个部分。程序计数器,本地方法栈和虚拟机栈是线程私有的 ,方法区和堆内存是线程共享的。
二、程序计数器
程序计数器是运行时数据区中唯一不会出现OOM的区域,没有垃圾回收。它是当前线程所执行的字节码的行号指示器
其作用是当一个线程发生上下文切换后,回到原本的工作能恢复到正确的位置。每个线程有一个独立的程序计数器,线程之间互不影响。
如果线程执行的Java方法 ,则计数器记录正在执行的虚拟机字节码的指令的地址
如果正在执行的本地方法 ,这个计数器值则应为空。(undefined)
三、虚拟机栈
Java虚拟机栈,早期也叫Java栈,每个线程创建时都会创建一个虚拟机栈,内部保存一个个栈帧,对应着一次次的Java方法调用
- 每个线程都有自己的栈,栈中的数据以栈帧格式存储
- 线程上正在执行的每个方法都各自对应一个栈帧
- 栈帧是一个内存区块,是一个数据集,维系着方法执行过程中的各个数据信息
- 先进后出,后进先出
- 一条活动的线程中,一个时间点上,只会有一个活动的栈帧。只有当前正在执行的方法的栈顶栈帧是有效的,这个称为当前栈帧,对应方法是当前方法,对应类是当前类
- 执行引擎运行的所有字节码指令只针对当前栈帧进行操作
- 如果方法中调用了其他方法,对应的新的栈帧会被创建出来,放在顶端,成为新的当前帧
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四、本地方法栈
Java虚拟机栈管理Java方法的调用,而本地方法栈用于管理本地方法(native方法)的调用
本地方法栈,也是线程私有的。它允许被实现成固定或者是可动态扩展的内存大小。其内存溢出情况和Java虚拟机栈相同
具体做法是 在本地方法栈 中登记native方法,在执行引擎执行时加载到本地方法库
当某个线程调用一个本地方法时,就会进入一个全新,不受虚拟机限制的世界,它和虚拟机拥有同样的权限。
并不是所有的JVM都支持本地方法,因为Java虚拟机规范并没有明确要求本地方法栈的使用语言,具体实现方式,数据结构等。在Hotspot JVM中,直接将本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
五、本地方法接口
什么是本地方法?
简单讲,就是一个Java调用非Java代码的接口
为什么使用native method?
早期Java刚出现的时候弱小孤独又无助,而当时盛行的是c/c++,因此一个原因是java也想搞一些方法来和他们有接触,另一个是当时c/c++确实快,可以提高Java效率。综上,与Java环境外交互
- 例如与操作系统底层或硬件交换信息时的情况
- 例如启动一个线程
六、堆
(一)概述
1、一个JVM实例只存在一个堆内存,堆也是Java内存管理的核心区域
2、Java堆区在JVM启动的时候即被创建,其空间大小也就确认了。堆内存的大小是可调节的(可以通过参数调节堆的最大内存和初始内存等)
3、Java虚拟机规范规定,堆可以处于物理上不连续的内存空间中,但在逻辑上它应该被视为连续的(这里涉及虚拟内存的概念)。
4、所有的线程共享Java堆 ,在这里还可以划分线程私有的缓冲区(TLAB)
5、**"几乎"**所有的对象实例都在堆上分配内存(为什么是"几乎",后面会讲到逃逸分析)
6、数组和对象可能永远不会存储在栈上,因为栈帧中保存引用,引用指向对象或者数组在堆中的位置(为什么是"可能",逃逸分析可能直接在栈上为对象分配空间,而不用在堆上开辟空间了)
7、方法结束后,堆中的对象不会马上被移除,仅仅在垃圾收集的时候才会被移除。堆是GC执行垃圾回收的重点区域
(二)堆空间细分
Java7及之前内存逻辑上分为:
- 新生区
- Eden区
- Survivor区
- from
- to
- 谁空谁是to
- 养老区
- 永久区
Java8及之后内存逻辑上分为:
- 新生区
- Eden区
- Survivor区
- from
- to
- 谁空谁是to
- 养老区
- 元空间
不同书籍叫法不一样,看到这些名词知道是同个意思就可以了
- 新生区==新生代==年轻代
- 养老区==老年区==老年代
- 永久区==永久代
由于篇幅太多,单独写了一篇博文,链接如下:
七、方法区
方法区是线程共享的,其只是一种规范,在jdk1.7之前为永久代。jdk1.8之后去除永久代,改为元空间。
1、Java虚拟机规范中明确说明:尽管所有的方法区在逻辑上是属于堆的一部分,但是一些简单的实现,可能不会选择去进行垃圾收集或者进行压缩。对于HotSpot而言,方法区还有一个别名叫Non-Heap(非堆),目的就是要和堆分开。所以方法区看作是一块独立于Java堆的内存空间
2、方法区和Java堆一样,是各个线程共享的内存区域
3、方法区在JVM启动的时候被创建,并且它的实际的物理内存空间和Java堆区一样,都是可以不连续的。方法区的大小和堆空间一样,可以选择固定大小或者可扩展
4、方法区的大小决定了系统可以保存多少个类,如果定义太多类,加载大量的第三方的Jar包,Tomcat部署过多工程,导致方法区溢出,虚拟机同样会抛出内存溢出OOM:PermGen space或者Metaspace
5、关闭JVM就会释放这个区域的内存
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