【JVM从小白学成大佬】2.Java虚拟机运行时数据区

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这里朋友先说句题外话,相信朋友在面试中老会 被问到介绍Java内存模型,我在面试别人时也会老会 问你这一 难题。假如,往往有的是令我比较尴尬,我还话音未落,面试者就会“背诵”一段(Java虚拟机时有堆、措施去、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 时候,我有的是忍心打断,机会“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,对中高级应用程序猿来说,工作中正面接触Java虚拟机的东西不多。其次,你这一 其次咱得好好唠唠,网上搜个Java内存模型,度娘推的第一页大有的是介绍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性介绍Java运行时数据区的组成,Java内存模型也是虚拟机上端的重点,上端会单独抽出一篇来进行介绍。

1.运行时数据区介绍

应用应用程序所需的内存空间,一些是才能在编译期就能选择,得要在运行期根据实际运行情况汇报动态地在系统中创建。Java虚拟机在执行Java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。哪些地方地方区域有的是其他人的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机应用程序的启动而发生,一些区域则依赖用户应用程序的启动和开始英文了而建立和销毁。

如图所示,堆和措施区是所有应用程序共享的公共区域,堆和措施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采集器自动完成。虚拟机栈、本地措施栈、应用程序计数器是应用程序的私有区域,每个应用程序都关联着唯一的栈和应用程序计数器,并仅能使用属于自己的那份栈空间和应用程序计算器来执行应用程序。

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。堆是可供各个应用程序共享的运行时内存区域,在虚拟机启动的时候就被创建。此内存区域的唯一目的所以存放对象实例,几乎所有的对象实例有的是这里分配内存。你这一 点在Java虚拟机规范中的描述所以:所有的对象实例以及数组对象有的是在堆上分配。假如随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐性性性性性性成熟的句子的句子期期 ,栈上分配、标量替换优化技术机会因为 一些微妙的变化发生,所有的对象都分配在堆上也渐渐变得有的是没哟 “绝对”了。

Java堆的容量还时需是固定的,也还时需随着应用程序执行的需求动态扩展,并在不时需不多空间时自动收缩。Java堆还时需发生物理上不连续的内存空间中,假如逻辑上是连续的即可。机会在堆中没哟 内存完成实例分配,假如堆也无法再扩展时,机会抛出OutOfMemoryError异常。

Java堆是垃圾采集器管理的主要区域,假如所以时候也被称做“GC堆”(Garbage Collected Heap)。从内存回收的深度图来看,机会现在采集器基本都采用分代采集算法,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,以及一个多多多 大小相同的Survivor区(From Survivor,To Survivor)。默认情况汇报下,Java虚拟机采取的是本身动态分配的策略(JVM参数-XX:+UsePSAdaptiveSurvivorSizePolicy),根据生成对象的时延,以及Survivor区的使用情况汇报,动态调整Eden区和Survivor区的比例。也还时需通过参数(SurvivorRatio)来调整你这一 比例,SurvivorRatio你这一 参数所以新生代中Eden区与Survivor区的容量比值,默认是8,代表Eden:Survivor=8:1。

有无机会还有一个多多多 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。机会堆空间是应用程序共享的,假如直接在这上端划空间是时需进行同步的。假如,将有机会老会 老会 出现一个多多多 对象共用一段内存的事故。外理措施所以,Java堆中机会划出多个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,每个应用程序还时需向Java虚拟机申请一段连续内存,比如2048字节,作为应用程序私有的TLAB。你这一 操作时需加锁,应用程序时需维护一个多多多 指针(实际上机会更多,但重要有的是的是一个多多 ),一一个多多多 指向TLAB中空余内存的起始位置,一一个多多多 则指向TLAB末尾。接下来的new指令,便还时需直接通过指针加法(bump the pointer),有的是人叫做指针碰撞来实现,即把指向空余内存位置的指针加进去去所请求的字节数。机会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。假如,TLAB机会没哟 足够的空间来满足本次新建操作。你这一 时候,便时需当前应用程序重新申请新的TLAB。

3.措施区(Method Area)

措施区与堆一样是应用程序共享的,在虚拟机启动的时候创建,措施区可视为堆的一一个多多多 逻辑每种,假如它却有一一个多多多 别叫金做Non-Heap(非堆),目的应该是与Java堆区分开来。

措施区类式于传统语言编译后的代码存储区域,它存储每个类的特征信息,如:

  • 常量池
  • 措施数据
  • 措施和构造函数的字节码
  • 类、实例、接口初始化时用到的特殊措施

备注:《深入理解Java虚拟机》里将措施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虚拟机规范对措施区的限制非常宽松,除了和Java堆一样不时需连续的内存和还时需选择固定大小机会可扩展外,还还时需选择不实现垃圾采集。这区域的内存回收目标主所以针对常量池的回收和对类型的卸载。

4.应用程序计数器(Program Counter Register)

Java虚拟机还时需支持多条应用程序一并执行,每两根Java虚拟机应用程序有的是自己的应用程序计数器。在任意时刻,两根Java虚拟机应用程序只会执行一一个多多多 措施的代码,你这一 正在被应用程序执行的措施称为该应用程序的当前措施(current methon)。机会你这一 措施有的是native的,那应用程序计数器保存的所以Java虚拟机正在执行的字节码指令的地址。机会该措施是native措施,那应用程序计数器的值为空(undefined)。应用程序计数器的容量相当于应当保存一一个多多多 returnAddress类型的数据机会一一个多多多 与平台相关的本地指针的值。

应用程序计数器是一块较小的内存空间,它还时需看作是当前应用程序所执行的字节码的行号指示器。此内存区域是唯一一一个多多多 在Java虚拟机规范中没哟 规定任何OutOfMemoryError情况汇报的区域。

5.虚拟机栈(VM Stack)

每两根Java虚拟机应用程序有的是自己私有的Java虚拟机栈,它的生命周期与应用程序相同。虚拟机栈描述的是Java措施执行的内存模型:每个措施在执行的一并有的是创建一一个多多多 栈帧(stack frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、措施出口等信息。每一一个多多多 措施从调用直至执行完成的过程,就对应着一一个多多多 栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

Java虚拟机栈机会发生如下异常情况汇报:

  • 机会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虚拟机机会抛出一一个多多多 StackOverflowError异常。
  • 机会Java虚拟机栈还时需动态扩展,假如在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存,机会在创建新的应用程序时没哟 足够的内存区创建对应的虚拟机栈,那Java虚拟机机会抛出一一个多多多 OutOfMemoryError异常

6.本地措施栈(Native Method Stack)

本地措施栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常类式的,它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java措施(也所以字节码)服务,而本地措施栈则为虚拟机使用到的native措施服务。

Java虚拟机规范允许本地措施栈实现成固定大小机会根据计算来动态扩展和收缩。机会采用固定大小的本地措施栈,没哟 每一一个多多多 应用程序的本地措施栈容量还时需在创建栈的时候独立选定。

与虚拟机栈一样,本地措施栈区域也会抛出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本的:分析局部变量的作用域仅限于措施外部,则JVM直接在栈帧内分配对象空间,外理在堆中分配。你这一 分析过程称为逃逸分析(有的是叫逸出分析),而栈帧内分配对象的措施称为栈上分配

原本做的目的是减少新生代的采集次数,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时候,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措施调用和措施执行的数据特征,它是虚拟机运行时数据区中的虚拟机栈的栈元素。栈帧存储了措施的局部变量表、操作数栈、动态连接和措施返回地址等信息每一一个多多多 措施从调用开始英文了了至执行完成的过程,都对应着一一个多多多 栈帧在虚拟机栈上端从入栈到出栈的过程。

在编译应用程序代码的时候,栈帧中时需多大的局部变量表,多深的操作数栈都机会完整性选择了,假如写入到措施表的Code属性之中。假如一一个多多多 栈帧时需分配有有几个内存,回会收到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。

一一个多多多 应用程序中的措施调用链机会会很长,所以措施都一并发生执行情况汇报。对于执行引擎来说,在活动应用程序中,才能发生栈顶的栈帧才是有效的,称为当前栈帧(Current Stack Frame),与你这一 栈帧相关联的措施称为当前措施(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。栈帧的概念特征如下:

8.运行时数据区脑图