JVM 深入浅出 - [JVM结构]

古城微笑少年丶 2023-10-01 07:49 16阅读 0赞

### **JVM 结构简图** ###

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*  **线程私有**：虚拟机栈、程序计数器、本地方法栈
 *  **线程共享**：堆、方法区, 堆外内存（Java7的永久代或JDK8的元空间、代码缓存）

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### **运行时数据区域** ###

#### **1）堆（Heap）** ####

堆在虚拟机启动时建立，它是Java虚拟机管理的内存中最大的一块，用来存放几乎所有java对象的实例，被所有线程共享。

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**默认 新生代（Eden : S1 : S2 = 8 : 1 : 1）: 老年代 = 1 : 3**

**新生代（Young）**： 新生代对象朝生夕死（一次垃圾收集一般可以回收70% ~ 95% 的空间），存活率很低，一般都存放再新生代（新生大对象存放在老年代）。新生代又可细分为Eden空间、From Survivor（S1）空间、To Survivor（S2）空间，默认比例为8:1:1。

**老年代（Tenured/Old）**：在新生代中经历了多次（虚拟机默认阀值15）GC后仍然可以存活下来的对象会进入老年代中。老年代中的对象一般生命周期都较长，存活率比较高（短命大对象），在老年代中进行GC的频率相对而言较低，而且回收的速度也比较慢。

**永久代（Perm）**：永久代存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据，对这一区域而言，Java虚拟机规范指出可以不进行垃圾收集（一般也不会进行垃圾回收），永久代不属于堆空间，它在JDK 1.8之后被**元空间**取代。

#### **2）方法区（Method Area、**Non-Heap**）** ####

方法区用来存放由类加载子系统从文件系统或者网络中加载class信息；除了存放类信息外方法区中还存放常量池（Constant Pool）运行时常量池（Runtime Constant Pool），被所有线程共享。

Java7前，方法区中存储类信息，常量，静态变量，jit编译时代码。  
Java7前，常量池是存放在方法区（永久代）中的。  
Java7后，常量池是存放到了堆中。  
Java8后，元空间取代了永久代。 运行时常量池和静态常量池存放在元空间中，而字符串常量池依然存放在堆中。

#### **3）虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)** ####

每个线程在被创建的时都会创建一个虚拟机栈，其内部由一个个的栈帧(Stack Frame）组成，因此虚拟机栈是线程私有的（无需考虑垃圾回收，与线程同生共死）；每运行一个方法就创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回值等。每一个方法开始运行到运行完成的过程就是一次入栈和出栈的过程。

栈分为固定大小的栈与可扩容的栈，固定大小的栈在空间不足时会报**StackOverflowError**，可扩容的栈再空间不足同时无法扩容时会报**OutOfMemoryError**。

**堆、栈方、法区的关系  
指针定位**

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**句柄定位**![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBAT2NlYW5A5LiK5rqQ56CB_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2][]

地址定位：速度快（减少定位次数），对象地址变更后需要调整Reference。【Hotspot使用】  
句柄定位：对象地址信息变动只需调整句柄池中的对象地址，Reference无需调整。  
GC标记整理，复制算法都会导致对象内存地址变更。

**4）程序计数器（Program Counter Register）**

用于保存当前线程执行的内存地址，可以看作当前线程执行的字节码的**行号指示器**。由于JVM程序是多线程执行的，线程间需要轮流切换，因此为了保证线程切换回来后，还能恢复到原先状态，就需要一个独立的计数器，记录之前中断的地方；程序计数器也是线程私有的（无需考虑垃圾回收，与线程同生共死）。当线程正在执行的是 Java 方法时，程序计数器记录的是 JVM 字节码指令地址，当执行 native 方法时，程序计数器记录的是 undefined。

#### **5）本地方法栈（**Native Method Stack**）** ####

与虚拟机栈的作用差不多，是为JVM使用到的native方法服务的（本地方法是使用C语言实现的）。

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