JVM内存结构之运行时数据区

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-07-08 05:59 29阅读 0赞

# **Jvm结构** #

## **主要构成部分** ##

*  类装载器子系统；
 *  运行时数据区；
 *  执行引擎；
 *  本地方法接口；
 *  垃圾收集模块；

**jvm结构图**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM4NjMwODEw_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

## **运行时数据区** ##

上面为jvm的结构图，而今天主要分析的是运行时数据区，也就是运行内存，运行时数据区由堆、元空间、栈、本地方法栈、程序计数器构成，而由堆、元空间可线程共享，栈、本地方法栈、程序计数器则为线程独享。

### **栈** ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM4NjMwODEw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

**定义：**

栈为线程私有，每个线程对应一个栈，栈是由栈帧组成，每个方法为一个栈帧，当线程结束时，栈被释放，**不存在垃圾回收问题，**栈的生命周期和线程一样。

**组成：**

*  局部变量
    
     *  一组变量值的存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量；
     *  由若干个Slot（32位）组成，一个Slot可以存放boolean、int、char、byte，若需要存放long和double，则需要两个Slot；
 *  操作数栈
    
     *  操作数栈遵循FILO（先进后出）原则；
     *  java虚拟机栈中的一个用于计算的临时数据存储区；
 *  动态链接
    
     *  Class文件的常量池中存在大量的符号引用，字节码的调用指令就是使用这种符号作为参数，这些符号在程序运行时会转化为直接引用，称为动态链接;
     *  在程序运行时，子译码在内存中的位置称为动态链接;
 *  方法出口
    
     *  方法的出口有两种情况：一种是正常返回，执行引擎遇到返回方法的字节码指令，此为正常完成出口；另一种是执行过程中遇到了异常，这种称为异常完成出口;

**演示：**

下面使用一段代码演示一下数据在栈中的过程：

代码如下：

package com.xiaolinzi;
    
    /**
     * @Author xiaolinzi
     * @Date 2020/2/14 2:24 下午
     * @Email xiaolinzi95_27@163.com
     * @Description
     */
    public class JvmStackDemo {
        private int add() {
            int a = 5;
            int b = 6;
            int c = a + b;
            return c;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            JvmStackDemo demo = new JvmStackDemo();
            int add = demo.add();
        }
    }

使用 javap -c 命令 对java字节码进行反汇编，生成文件如下：

![20200225140108839.png][]

Compiled from "JvmStackDemo.java"
    public class com.xiaolinzi.JvmStackDemo {
      public com.xiaolinzi.JvmStackDemo();
        Code:
           0: aload_0
           1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
           4: return
    
      public int add();
        Code:
           0: iconst_5           --将int类型常量5压入栈
           1: istore_1           --将int类型值存入局部变量1
           2: bipush        6    --常数6到操作数
           4: istore_2           --将int类型值存入局部变量2 
           5: iload_1            --从局部变量1中装载int类型值
           6: iload_2            --从局部变量2中装载int类型值
           7: iadd               --执行int类型的加法 
           8: istore_3           --将int类型值存入局部变量3
           9: iload_3            --从局部变量3中装载int类型值
          10: ireturn            --从方法中返回int类型的数据
    
      public static void main(java.lang.String[]);
        Code:
           0: new           #2                  // class com/xiaolinzi/JvmStackDemo
           3: dup
           4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
           7: astore_1
           8: aload_1
           9: invokevirtual #4                  // Method add:()I
          12: istore_2
          13: return
    }

从反汇编的文件中我们可以看出，这个线程有两个栈帧（每个方法一个栈帧），栈帧main和栈帧add，我们可以先分析一下栈帧add来分析一下数据在栈帧的的过程，通过查询jvm指令集可以将栈帧add翻译成以下描述：

1.  程序计数器为0的那一行表示：将int类型的5压入操作数栈；
2.  程序计数器为1的那一行表示：将int类型值（也就是5）从操作数栈取出来，放入局部变量1中（也就是局部变量a）；
3.  程序计数器为2的那一行表示：将常数6压入操作数栈；
4.  程序计数器为4的那一行表示：将int类型值（也就是6）从操作数栈取出来，赋值给局部变量2中（也就是局部变量b);
5.  程序计数器为5的那一行表示：从局部变量1（局部变量a）中将int类型值（5）压入操作数栈；
6.  程序计数器为6的那一行表示：从局部变量2（局部变量b）中将int类型值（6）压入操作数栈；
7.  程序计数器为7的那一行表示：在操作数栈中执行int类型的加法（使用栈顶两个数进行计算）；
8.  程序计数器为8的那一行表示：将上一步计算结果存入局部变量3（局部变量c）；
9.  程序计数器为9的那一行表示：从局部变量3（c）中取出计算结果压入操作数栈；
10. 程序计数器为10的那一行表示：从方法中返回int类型的数据。

### **本地方法栈** ###

用native修饰如： System.currentTimeMillis();调用的是本地方法库。

![20200225140318473.png][]

### **程序计数器** ###

一个指针，指向方法区中的字节码。指向正在执行或即将执行的指令代码。如下图标出的数字即为程序计数器：

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### **元空间** ###

用于存放类所有的字段和方法字节码，包括一些特殊的构造函数，接口定义等。简单来说就是所有定义的方法信息都储存在该区域，包括：**静态变量、常量、类信息（构造方法****/接口定义****）、运行时常量池**。元空间称为Non-Heap(非堆)，与java堆分开。

### **堆** ###

虚拟机启动时创建，用户存放实例对象，几乎所有的对象（包括常量池）都分配在堆上，当对象无法获取到空间时会抛出OutOfMemoryError异常。同时此为垃圾收集器管理的主要区域。可通过Xmx Xms 分别设置最大、最小堆。

堆分为两个部分：

1.  新生代：

新生区分为Eden区（伊甸园区）和survivor区（幸存者区），所有类都是在Eden区被new出来。Survivor区分为0区（From区）和1区（To区）。当Eden区内存满了之后，又需要继续创建新的对象，就会发生MinorGc，Eden区就会把不用的对象进行销毁，剩余的对象移动到survivor区中的0区，如果0区满了，将会移动到1区，如果1区满了，这时候0区和1区发生角色互换，1区将对象移动到0区，每次互换分代年龄都会+1，当分代年龄达到15时候，就会移动到老年代。

1.  老年代：

新生区的对象经过多次回收到大老年代，若老年代内存满了之后，就会触发FullGc，这时候就会Stop THe World，虚拟机除了垃圾收集的线程都会被挂起，进行垃圾回收。也就是我们平常遇到的程序卡顿。

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