【JAVA】JVM内存模型

 2019-12-10 16:12  阅读(950)
文章分类:Java Core

JVM内存模型

虚拟机栈

本地方法栈

方法区

程序计数器

20191210001658\_1.png

1 虚拟机栈

1.1 虚拟机栈

JAVA虚拟机栈是线程私有的,它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java 方法执行的内存模型:**每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数****栈、动态链接、方法返回地址等信息。**每一个方法被调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程

1.2 局部变量表

局部变量表存放了各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、reference对象引用类型returnAddress 类型(指向了一条字节码指令的地址)

1.3 操作数栈

虚拟机把操作数栈作为它的工作区——大多数指令都要从这里弹出数据执行运算,然后把结果压回操作数栈

1.4 动态连接

虚拟机运行的时候,运行时常量池会保存大量的符号引用,这些符号引用(字面量,直接指向目标的指针)可以看成是每个方法的间接引用。如果代表栈帧A的方法想调用代表栈帧B的方法,那么这个虚拟机的方法调用指令就会以B方法的符号引用作为参数,但是因为符号引用并不是直接指向代表B方法的内存位置,所以在调用之前还必须要将符号引用转换为直接引用,然后通过直接引用才可以访问到真正的方法。
如果符号引用是在类加载阶段或者第一次使用的时候转化为直接应用,那么这种转换成为静态解析,如果是在运行期间由符号引用转换为直接引用,那么这种转换就成为动态连接

1.5 方法返回

方法的返回分为两种情况,一种是正常退出,退出后会根据方法的定义来决定是否要传返回值给上层的调用者,一种是异常导致的方法结束,这种情况是不会传返回值给上层的调用方法。
不过无论是那种方式的方法结束,在退出当前方法时都会跳转到当前方法被调用的位置,如果方法是正常退出的,则调用者的PC计数器的值就可以作为返回地址,,如果是因为异常退出的,则是需要通过异常处理表来确定

20191210001658\_2.png

1.6 异常

在Java 虚拟机规范中,对虚拟机栈规定了两种异常状况:
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError 异常
如果可以动态扩展的虚拟机栈无法申请到足够的内存,将抛出OutOfMemoryError 异常

2 本地方法栈

本地方法栈同样是线程私有的,其与虚拟机栈的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java 方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则是为虚拟机使用到的native方法服务。Sun HotSpot虚拟机已将本地方法栈和虚拟机栈合二为一
与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出
StackOverflowError
OutOfMemoryError异常

3 堆

JAVA堆是被所有线程共享的一块内存区域,是JVM所管理的最大的一块内存。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存

堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也被称做“GC 堆

如果从内存回收的角度看,由于现在收集器基本都是采用的分代收集算法,所以Java 堆中还可以细分为:新生代老年代
具体见【博客】。不过,无论如何划分,都与存放内容无关,无论哪个区域,存储的都仍然是对象实例,进一步划分的目的是为了更好地回收内存,或者更快地分配内存

JAVA堆可以处于物理不连续的内存空间中,只要逻辑连续即可

4 方法区

4.1 方法区

与JAVA堆一样,是所有线程共享的内存区域,它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据。Java 虚拟机规范对这个区域的限制非常宽松,除了和Java 堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外,还可以选择不实现垃圾收集,这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载

4.2 运行时常量池

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外,还有一项信息是常量池(Constant PoolTable),用于存放实际的常量(字面量)和符号引用,这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中

既然运行时常量池是方法区的一部分,自然会受到方法区内存的限制,当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError 异常

5 程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间,线程私有,可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成

由于Java 虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的,在任何一个确定的时刻,一个处理器只会执行一条线程中的指令。因此,为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都需要有一个独立的程序计数器,各条线程之间的计数器互不影响,独立存储

如果线程正在执行的是一个Java 方法,这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果正在执行的是Natvie 方法,则这个计数器值为空(Undefined)

此内存区域是唯一一个在Java 虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域

总结

名称 特征 作用 异常
名称 特征 作用 异常
栈区 线程私有,使用一段连续的内存空间 存放局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口 StackOverflowErrorOutOfMemoryError
线程共享,生命周期与虚拟机相同 保存对象实例 OutOfMemoryError
方法区 线程共享 存储类加载信息、常量、静态变量等 OutOfMemoryError
程序计数器 线程私有、占用内存小 字节码行号

参考资料:

JVM内存模型

深入理解JVM—JVM内存模型

程序猿的日常——JVM内存模型与垃圾回收

点赞(0)
版权归原创作者所有,任何形式转载请联系作者; Java 技术驿站 >> 【JAVA】JVM内存模型

相关推荐