JVM 内存模型

JVM的内存模型大致有以下几种

  • 程序计数寄存器
  • 虚拟机栈
  • 本地机栈
  • 本地内存
  • 方法区(jdk1.8之后叫元数据区-metaspace)

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JVM 程序计数寄存器(线程私有)

这是最小的一块内存区域,它的作用是当前线程所执行的字节码的行号指示器,在虚拟机的模型里,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、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖计数器完成。

JVM 虚拟机栈(线程私有)

描述的是java方法执行的内存模型:每个方法被执行的时候都会创建一个”栈帧”,用于存储局部变量表(包括参数)、操作栈、方法出口等信息。每个方法被调用到执行完的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。声明周期与线程相同,是线程私有的。栈帧由三部分组成:局部变量区、操作数栈、帧数据区。局部变量区被组织为以一个字长为单位、从0开始计数的数组,和局部变量区一样,操作数栈也被组织成一个以字长为单位的数组。但和前者不同的是,它不是通过索引来访问的,而是通过入栈和出栈来访问的,可以看作为临时数据的存储区域。除了局部变量区和操作数栈外,java栈帧还需要一些数据来支持常量池解析、正常方法返回以及异常派发机制。这些数据都保存在java栈帧的帧数据区中。 局部变量表: 存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象引用(引用指针,并非对象本身),其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量的空间,其余数据类型只占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,这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量是完全确定的,在运行期间栈帧不会改变局部变量表的大小空间。

JVM 本地机栈(线程私有)

与虚拟机栈基本类似,区别在于虚拟机栈为虚拟机执行的java方法服务,而本地方法栈则是为Native方法服务。(栈的空间大小远远小于堆)

JVM 直接内存

直接内存并不是虚拟机内存的一部分,也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。jdk1.4中新加入的NIO,引入了通道与缓冲区的IO方式,它可以调用Native方法直接分配堆外内存,这个堆外内存就是本机内存,不会影响到堆内存的大小.

JVM 堆(线程共享)

堆内存是所有线程共有的,可以分为两个部分:年轻代和老年代。

堆是java虚拟机所管理的内存中最大的一块内存区域,主要存放的是对象实例, 数组(但不是所有的对象实例都在堆中)。

JVM 方法区, jdk1.8之后叫元数据区(metaspace, 存储在直接内存上面) (线程共享)

方法区也称”永久代“,它主要存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域。默认最小值为16MB,最大值为64MB(64位JVM由于指针膨胀,默认是85M),可以通过-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 参数限制方法区的大小。它是一片连续的堆空间,永久代的垃圾收集是和老年代(old generation)捆绑在一起的,因此无论谁满了,都会触发永久代和老年代的垃圾收集。不过,一个明显的问题是,当JVM加载的类信息容量超过了参数-XX:MaxPermSize设定的值时,应用将会报OOM的错误。参数是通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来设定的。

特征:

  • 被所有方法线程共享的一块内存区域。
  • 用于存储已经被虚拟机加载的类信息,常量,静态变量等。
  • 这个区域的内存回收目标主要针对常量池的回收和堆类型的卸载。