【JVM从小白学成大佬】2.Java虚拟机运行时数据区

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这里亲戚朋友 先说句题外话,相信亲戚朋友 在面试中总爱被问到介绍Java内存模型,我在面试别人时也会总爱问你你你你是什么问题报告 。却说 ,往往还会 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、土法律法律依据去、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。每每你你你你是什么以前,我都不 忍心打断,不可能 “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,对中高级应用应用程序猿来说,工作中正面接触Java虚拟机的东西太多。其次,你你你你是什么其次咱得好好唠唠,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完整版介绍Java运行时数据区的组成,Java内存模型也是虚拟机底下的重点,底下会单独抽出一篇来进行介绍。

1.运行时数据区介绍

应用应用应用程序所需的内存空间,其他是没办法 在编译期就能确定,得要在运行期根据实际运行请况动态地在系统中创建。Java虚拟机在执行Java应用应用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。那些区域都不 每每其他人的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机应用应用程序的启动而处于,其他区域则依赖用户应用应用程序的启动和开始英文而建立和销毁。

如图所示,堆和土法律法律依据区是所有应用应用程序共享的公共区域,堆和土法律法律依据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埋点器自动完成。虚拟机栈、本地土法律法律依据栈、应用应用程序计数器是应用应用程序的私有区域,每个应用应用程序都关联着唯一的栈和应用应用程序计数器,并仅能使用属于当时人的那份栈空间和应用应用程序计算器来执行应用应用程序。

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。堆是可供各个应用应用程序共享的运行时内存区域,在虚拟机启动的以前就被创建。此内存区域的唯一目的却说 存放对象实例,几乎所有的对象实例都不 这里分配内存。你你你你是什么点在Java虚拟机规范中的描述却说 :所有的对象实例以及数组对象都不 在堆上分配。却说 随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐早熟的句子是什么图片 的句子期是什么,栈上分配、标量替换优化技术不可能 原困其他微妙的变化处于,所有的对象都分配在堆上也渐渐变得都不 没办法 “绝对”了。

Java堆的容量都上能 是固定的,也都上能 随着应用应用程序执行的需求动态扩展,并在没办法 太多空间时自动收缩。Java堆都上能 处于物理上不连续的内存空间中,假使 逻辑上是连续的即可。不可能 在堆中没办法 内存完成实例分配,却说 堆也无法再扩展时,不可能 抛出OutOfMemoryError异常。

Java堆是垃圾埋点器管理的主要区域,却说 其他以前也被称做“GC堆”(Garbage Collected Heap)。从内存回收的淬硬层 来看,不可能 现在埋点器基本都采用分代埋点算法,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1个多 大小相同的Survivor区(From Survivor,To Survivor)。默认请况下,Java虚拟机采取的是一种动态分配的策略(JVM参数-XX:+UsePSAdaptiveSurvivorSizePolicy),根据生成对象的传输速度,以及Survivor区的使用请况,动态调整Eden区和Survivor区的比例。也都上能 通过参数(SurvivorRatio)来调整你你你你是什么比例,SurvivorRatio你你你你是什么参数却说 新生代中Eden区与Survivor区的容量比值,默认是8,代表Eden:Survivor=8:1。

是是不是不可能 有另另1个多 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。不可能 堆空间是应用应用程序共享的,却说 直接在这底下划空间是都上能 进行同步的。却说 ,将有不可能 出現 另另1个多 对象共用一段内存的事故。处理土法律法律依据却说 ,Java堆中不可能 划出多个应用应用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,每个应用应用程序都上能 向Java虚拟机申请一段连续内存,比如2048字节,作为应用应用程序私有的TLAB。你你你你是什么操作都上能 加锁,应用应用程序都上能 维护另另1个多 指针(实际上不可能 更多,但重要也就另另1个多 ),另另1个多 指向TLAB中空余内存的起始位置,另另1个多 则指向TLAB末尾。接下来的new指令,便都上能 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加在所请求的字节数。不可能 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。却说 ,TLAB不可能 没办法 足够的空间来满足本次新建操作。你你你你是什么以前,便都上能 当前应用应用程序重新申请新的TLAB。

3.土法律法律依据区(Method Area)

土法律法律依据区与堆一样是应用应用程序共享的,在虚拟机启动的以前创建,土法律法律依据区可视为堆的另另1个多 逻辑主次,却说 它却有另另1个多 别又名做Non-Heap(非堆),目的应该是与Java堆区分开来。

土法律法律依据区累似 于传统语言编译后的代码存储区域,它存储每个类的社会形态信息,如:

  • 常量池
  • 土法律法律依据数据
  • 土法律法律依据和构造函数的字节码
  • 类、实例、接口初始化时用到的特殊土法律法律依据

备注:《深入理解Java虚拟机》里将土法律法律依据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虚拟机规范对土法律法律依据区的限制非常宽松,除了和Java堆一样没办法 连续的内存和都上能 确定固定大小不可能 可扩展外,还都上能 确定不实现垃圾埋点。这区域的内存回收目标主却说 针对常量池的回收和对类型的卸载。

4.应用应用程序计数器(Program Counter Register)

Java虚拟机都上能 支持多条应用应用程序同時 执行,每根小Java虚拟机应用应用程序都不 当时人的应用应用程序计数器。在任意时刻,根小Java虚拟机应用应用程序只会执行另另1个多 土法律法律依据的代码,你你你你是什么正在被应用应用程序执行的土法律法律依据称为该应用应用程序的当前土法律法律依据(current methon)。不可能 你你你你是什么土法律法律依据都不 native的,那应用应用程序计数器保存的却说 Java虚拟机正在执行的字节码指令的地址。不可能 该土法律法律依据是native土法律法律依据,那应用应用程序计数器的值为空(undefined)。应用应用程序计数器的容量相当于应当保存另另1个多 returnAddress类型的数据不可能 另另1个多 与平台相关的本地指针的值。

应用应用程序计数器是一块较小的内存空间,它都上能 看作是当前应用应用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1个多 在Java虚拟机规范中没办法 规定任何OutOfMemoryError请况的区域。

5.虚拟机栈(VM Stack)

每根小Java虚拟机应用应用程序都不 当时人私有的Java虚拟机栈,它的生命周期与应用应用程序相同。虚拟机栈描述的是Java土法律法律依据执行的内存模型:每个土法律法律依据在执行的同時 还会 创建另另1个多 栈帧(stack frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、土法律法律依据出口等信息。每另另1个多 土法律法律依据从调用直至执行完成的过程,就对应着另另1个多 栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

Java虚拟机栈不可能 处于如下异常请况:

  • 不可能 应用应用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虚拟机不可能 抛出另另1个多 StackOverflowError异常。
  • 不可能 Java虚拟机栈都上能 动态扩展,却说 在尝试扩展的以前无法申请到足够的内存,不可能 在创建新的应用应用程序时没办法 足够的内存区创建对应的虚拟机栈,那Java虚拟机不可能 抛出另另1个多 OutOfMemoryError异常

6.本地土法律法律依据栈(Native Method Stack)

本地土法律法律依据栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常累似 的,它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java土法律法律依据(也却说 字节码)服务,而本地土法律法律依据栈则为虚拟机使用到的native土法律法律依据服务。

Java虚拟机规范允许本地土法律法律依据栈实现成固定大小不可能 根据计算来动态扩展和收缩。不可能 采用固定大小的本地土法律法律依据栈,没办法 每另另1个多 应用应用程序的本地土法律法律依据栈容量都上能 在创建栈的以前独立选定。

与虚拟机栈一样,本地土法律法律依据栈区域也会抛出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来的:分析局部变量的作用域仅限于土法律法律依据组织组织结构,则JVM直接在栈帧内分配对象空间,处理在堆中分配。你你你你是什么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土法律法律依据称为栈上分配

原来做的目的是减少新生代的埋点次数,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以前,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土法律法律依据调用和土法律法律依据执行的数据社会形态,它是虚拟机运行时数据区中的虚拟机栈的栈元素。栈帧存储了土法律法律依据的局部变量表、操作数栈、动态连接和土法律法律依据返回地址等信息每另另1个多 土法律法律依据从调用开始英文至执行完成的过程,都对应着另另1个多 栈帧在虚拟机栈底下从入栈到出栈的过程。

在编译应用应用程序代码的以前,栈帧中都上能 多大的局部变量表,多深的操作数栈都不 可能 完整版确定了,却说 写入到土法律法律依据表的Code属性之中。却说 另另1个多 栈帧都上能 分配有多少内存,不必收到应用应用应用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1个多 应用应用程序中的土法律法律依据调用链不可能 会很长,其他土法律法律依据都同時 处于执行请况。对于执行引擎来说,在活动应用应用程序中,没办法 处于栈顶的栈帧才是有效的,称为当前栈帧(Current Stack Frame),与你你你你是什么栈帧相关联的土法律法律依据称为当前土法律法律依据(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。栈帧的概念社会形态如下:

8.运行时数据区脑图