【JVM从小白学成大佬】2.Java虚拟机运行时数据区

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这里亲戚亲戚亲戚朋友先说句题外话,相信亲戚亲戚亲戚朋友在面试中老是被问到介绍Java内存模型,我在面试别人时也会老是问你这一 什么的问题。而且 ,往往一定会令我比较尴尬,我还话音未落,面试者就会“背诵”一段(Java虚拟机时有堆、最好的方式 去、虚拟机栈,吧啦吧啦。。。),估计心里还一脸自豪的想幸好哥提前在网上搜过,早有准备。每每你这一 后后,我都不 忍心打断,后后“背诵”的真的太顺畅了!

这也怪不得面试者,首先Java虚拟机方面的知识,对中高级程序猿来说,工作中正面接触Java虚拟机的东西只有来太满。其次,你这一 其次咱得好好唠唠,网上搜个Java内存模型,度娘推的第一页大都不 介绍Java运行时数据区的,起到了一定的误导作用,大写的尴尬。

本篇将给各位小伙伴先全版介绍Java运行时数据区的组成,Java内存模型也是虚拟机顶端的重点,顶端会单独抽出一篇来进行介绍。

1.运行时数据区介绍

程序所需的内存空间,而且 是只有在编译期就能挑选,得要在运行期根据实际运行具体情况动态地在系统中创建。Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。那先 区域都不 本人的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机程序的启动而存在,而且 区域则依赖用户程序的启动和开始英文英语 而建立和销毁。

如图所示,堆和最好的方式 区是所有程序共享的公共区域,堆和最好的方式 区所占的内存空间是由JVM负责管理的,在该区域内的内存分配是由HotSpot的内存管理模块维护的,而内存的释放工作则由垃圾架构设计 器自动完成。虚拟机栈、本地最好的方式 栈、程序计数器是程序的私有区域,每个程序都关联着唯一的栈和程序计数器,并仅能使用属于另一方的那份栈空间和程序计算器来执行程序。

2.堆(Heap)

对于大多数应用来说,Java堆(Java Heap)是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。堆是可供各个程序共享的运行时内存区域,在虚拟机启动的后后就被创建。此内存区域的唯一目的而且 存放对象实例,几乎所有的对象实例都不 这里分配内存。你这一 点在Java虚拟机规范中的描述而且 :所有的对象实例以及数组对象都不 在堆上分配。而且 随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐心智心智心智成熟期期 期 图片 ,栈上分配、标量替换优化技术后后因为而且 微妙的变化存在,所有的对象都分配在堆上也渐渐变得都不 只有“绝对”了。

Java堆的容量还前就是固定的,也还前要随着程序执行的需求动态扩展,并在不前要只有来太满空间时自动收缩。Java堆还前要存在物理上不连续的内存空间中,倘若逻辑上是连续的即可。后后在堆中只有内存完成实例分配,而且 堆也无法再扩展时,后后抛出OutOfMemoryError异常。

Java堆是垃圾架构设计 器管理的主要区域,而且 好多好多 后后也被称做“GC堆”(Garbage Collected Heap)。从内存回收的深层来看,后后现在架构设计 器基本都采用分代架构设计 算法,Java虚拟机将堆划分为新生代和老年代。其中,新生代又被分为Eden区,以及另另一有好几块 大小相同的Survivor区(From Survivor,To Survivor)。默认具体情况下,Java虚拟机采取的是你这一 动态分配的策略(JVM参数-XX:+UsePSAdaptiveSurvivorSizePolicy),根据生成对象的下行强度 ,以及Survivor区的使用具体情况,动态调整Eden区和Survivor区的比例。也还前要通过参数(SurvivorRatio)来调整你这一 比例,SurvivorRatio你这一 参数而且 新生代中Eden区与Survivor区的容量比值,默认是8,代表Eden:Survivor=8:1。

否有后后有另另一有好几块 对象共用一段内存的事故?

当调用new指令时,会在Eden区划出一块作为存储对象的内存。后后堆空间是程序共享的,而且 直接在这顶端划空间是前要进行同步的。而且 ,将而且 出现另另一有好几块 对象共用一段内存的事故。处理最好的方式 而且 ,Java堆中后后划出多个程序私有的分配缓冲区TLAB(Thread Local Allocation Buffer,对应的虚拟机参数-XX:+UseTLAB,默认开启)。

具体来说,每个程序还前要向Java虚拟机申请一段连续内存,比如2048字节,作为程序私有的TLAB。你这一 操作前要加锁,程序前要维护另另一有好几块 指针(实际上后后更多,但重要也就另另一有好几块 ),另另一有好几块 指向TLAB中空余内存的起始位置,另另一有好几块 则指向TLAB末尾。接下来的new指令,便还前要直接通过指针加法(bump the pointer),都不 人叫做指针碰撞来实现,即把指向空余内存位置的指针添加所请求的字节数。后后加法后空余内存指针的值仍小于或等于指向末尾的指针,则代表分配成功。而且 ,TLAB后后只有足够的空间来满足本次新建操作。你这一 后后,便前要当前程序重新申请新的TLAB。

3.最好的方式 区(Method Area)

最好的方式 区与堆一样是程序共享的,在虚拟机启动的后后创建,最好的方式 区可视为堆的另另一有好几块 逻辑次要,而且 它却另另一有好几块 别名叫做Non-Heap(非堆),目的应该是与Java堆区分开来。

最好的方式 区之类于传统语言编译后的代码存储区域,它存储每个类的型态信息,如:

  • 常量池
  • 最好的方式 数据
  • 最好的方式 和构造函数的字节码
  • 类、实例、接口初始化时用到的特殊最好的方式

备注:《深入理解Java虚拟机》里将最好的方式 区归纳为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。

Java虚拟机规范对最好的方式 区的限制非常宽松,除了和Java堆一样不前要连续的内存和还前要挑选固定大小后后可扩展外,还还前要挑选不实现垃圾架构设计 。这区域的内存回收目标主而且 针对常量池的回收和对类型的卸载。

4.程序计数器(Program Counter Register)

Java虚拟机还前要支持多条程序并肩执行,每第两根Java虚拟机程序都不 另一方的程序计数器。在任意时刻,第两根Java虚拟机程序只会执行另另一有好几块 最好的方式 的代码,你这一 正在被程序执行的最好的方式 称为该程序的当前最好的方式 (current methon)。后后你这一 最好的方式 都不 native的,那程序计数器保存的而且 Java虚拟机正在执行的字节码指令的地址。后后该最好的方式 是native最好的方式 ,那程序计数器的值为空(undefined)。程序计数器的容量大约应当保存另另一有好几块 returnAddress类型的数据后后另另一有好几块 与平台相关的本地指针的值。

程序计数器是一块较小的内存空间,它还前要看作是当前程序所执行的字节码的行号指示器。此内存区域是唯一另另一有好几块 在Java虚拟机规范中只有规定任何OutOfMemoryError具体情况的区域。

5.虚拟机栈(VM Stack)

每第两根Java虚拟机程序都不 另一方私有的Java虚拟机栈,它的生命周期与程序相同。虚拟机栈描述的是Java最好的方式 执行的内存模型:每个最好的方式 在执行的并肩一定会创建另另一有好几块 栈帧(stack frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、最好的方式 出口等信息。每另另一有好几块 最好的方式 从调用直至执行完成的过程,就对应着另另一有好几块 栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

Java虚拟机栈后后存在如下异常具体情况:

  • 后后程序请求分配的栈容量超过Java虚拟机栈允许的最大容量,Java虚拟机后后抛出另另一有好几块 StackOverflowError异常。
  • 后后Java虚拟机栈还前要动态扩展,而且 在尝试扩展的后后无法申请到足够的内存,后后在创建新的程序时只有足够的内存区创建对应的虚拟机栈,那Java虚拟机后后抛出另另一有好几块 OutOfMemoryError异常

6.本地最好的方式 栈(Native Method Stack)

本地最好的方式 栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常之类的,它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java最好的方式 (也而且 字节码)服务,而本地最好的方式 栈则为虚拟机使用到的native最好的方式 服务。

Java虚拟机规范允许本地最好的方式 栈实现成固定大小后后根据计算来动态扩展和收缩。后后采用固定大小的本地最好的方式 栈,只有每另另一有好几块 程序的本地最好的方式 栈容量还前要在创建栈的后后独立选定。

与虚拟机栈一样,本地最好的方式 栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

7.扩展知识点

7.1 栈上分配和逃逸分析

在栈中分配的基本思路是原先的:分析局部变量的作用域仅限于最好的方式 内内外部,则JVM直接在栈帧内分配对象空间,处理在堆中分配。你这一 分析过程称为逃逸分析(都不 叫逸出分析),而栈帧内分配对象的最好的方式 称为栈上分配

原先做的目的是减少新生代的架构设计 次数,间接提高JVM性能。虚拟机是允许堆逃逸分析开关进行配置的,从Sun Java 6u23后后,HotSpot默认开启逃逸分析。

7.2 栈帧

栈帧是用于支持虚拟机进行最好的方式 调用和最好的方式 执行的数据型态,它是虚拟机运行时数据区中的虚拟机栈的栈元素。栈帧存储了最好的方式 的局部变量表、操作数栈、动态连接和最好的方式 返回地址等信息每另另一有好几块 最好的方式 从调用开始英文英语 至执行完成的过程,都对应着另另一有好几块 栈帧在虚拟机栈顶端从入栈到出栈的过程。

在编译程序代码的后后,栈帧中前要多大的局部变量表,多深的操作数栈都后后全版挑选了,而且 写入到最好的方式 表的Code属性之中。而且 另另一有好几块 栈帧前要分配几块内存,无需收到程序期变量数据的影响,而仅仅取决于具体的虚拟机实现。

另另一有好几块 程序中的最好的方式 调用链后后会很长,好多好多 最好的方式 都并肩存在执行具体情况。对于执行引擎来说,在活动程序中,只有存在栈顶的栈帧才是有效的,称为当前栈帧(Current Stack Frame),与你这一 栈帧相关联的最好的方式 称为当前最好的方式 (Current Method)。执行引擎运行的所有字节码指令都只针对当前栈帧进行操作。栈帧的概念型态如下:

8.运行时数据区脑图