Java虚拟机之‘内存模型’

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-05-29 07:00 220阅读 0赞

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一 . 线程隔离的数据区

1. 程序计数器（Program Counter Register）：是线程执行时的行号指示器，当虚拟机执行字节码文件时，用来标识字节码执行到第几行，是线程隔离的，各个线程之间的计数器不互相影响，所以这块内存区域是“线程私有”的。**如果正在执行的是Native方法，则这个计数器数值为空（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。**

2. 虚拟机栈（Virtual Machine Stack）：他的生命周期与线程相同，同样也是私有的。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型；每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame），用来存储局部变量表、**操作数栈**、动态链接、方法出口等信息。

局部变量表存放着编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、long、float、double）、对象引用和**returnAddress类型**。其中long和double类型的数据会占用2个局部变量空间（Slot），其余数据类型占用1个。局部变量表所需要的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，**在方法运行期间不会改变局部变量表的大小**。

3. 本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈发挥的作用是相似的，他们之间的区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。**虚拟机栈和本地方法栈同样都会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。**

二 . 线程共享的数据区

1. 堆（Heap）：是Java虚拟机管理的内存最大的一块区域，在虚拟机启动时创建。此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。但随着JIT编译器的发展和逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生，多有的对象在堆上分配也不是那么“绝对”了。

堆是垃圾收集器管理的主要区域。Java堆和可细分为：**“新生代”**和**“老年代”**；再细致一点的有**Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间**等。从内存分配的角度看，**线程共享的堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。**但不管怎么划分，堆中存储的仍然是对象实例。如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法扩展，则会抛出OutOfMemoryError异常。

2. 方法区（Method Area）：**用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态常量、即时编译器编译后的代码等数据。**虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但他却又一个别名叫**Non-Heap。**

**PS:**方法区还被成为“永久代”，实际上两者并不等价。hotspot的方法区存放在永久代中，因此方法区被人们称为永久代。永久代的垃圾回收主要包括类型的卸载和废弃常量池的回收。在目前已经发布的JDK1.7的HotSpot中，已经把原本放在永久代的字符串常量池移出。

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。相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少见的，但并非数据进入了方法区就如永久代的名字一样“永久”的存在了。详细见：//TODO

参考文献：《深入理解Java虚拟机 JVM高级特性与最佳实践》 -- 周志明

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