🔎内存区域划分

JVM 是一个应用程序

在启动时, 会向操作系统申请内存空间

根据不同的需求, 将空间分割成不同的部分, 每个部分的功能各不相同

(类似于我们的房子, 根据不同的需求, 将房子的空间进行分割, 一部分成为了卧室, 一部分成为了厨房…)

• JVM 将内存区域划分为5个部分

• Native Method Stacks(本地方法栈)
• Program Counter Register(程序计数器)
• JVM Stacks(虚拟机栈)
• Heap(堆区)
• Metaspace(元数据区, 也称为方法区)

注意🍭

此处所指的栈,堆指代的是JVM中的内存空间

并非数据结构中的栈,堆

Program Counter Register(程序计数器)

程序计数器

记录当前线程执行到哪个指令

(程序计数器是很小的一块内存区域)

Native Method Stacks(本地方法栈)

Native 表示 JVM 内部的 C++ 代码

本地方法栈

调用 Native 方法(JVM 内部的方法)时准备的栈空间

JVM Stacks(虚拟机栈)

虚拟机栈

调用 Java 代码时准备的栈空间

栈空间内部包含很多的元素(每个元素表示一个方法)

每一个元素又称为是一个栈帧

• 栈帧包含

• 方法的入口
• 方法的参数
• 返回地址
• 局部变量
• …

区分虚拟机栈与本地方法栈🍭

• 对于本地方法栈, 存储的是Native方法(C++代码)之间的调用关系
• 对于虚拟机栈, 存储的是方法(Java代码)之间的调用关系
• 方法的调用, 具有后进先出的特点, 此处的栈也是后进先出

方法的调用, 后进先出

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public static void main(String[] args) {
  System.out.println(testAndVerify());
}
private static String testAndVerify() {
  return "welcome to bibubibu's blog!";
}

栈是线程私有的🍭

对于栈是线程私有的这句话, 并不是足够的准确(个人理解)

私有表示的意思是我的东西, 你不能碰

类似于这台笔记本是我私有的, 你不能碰我的笔记本

但对于一个线程的内容来说, 另一个线程可以通过变量捕获的方式获取

t1 线程通过变量捕获方式访问 main 线程的局部变量 locker

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public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object locker = new Object();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println("wait开始");
                synchronized(locker) {
                    locker.wait();
                }
                System.out.println("wait结束");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        t1.start();
  }     
}   

Heap(堆区)

堆区是 JVM 内存空间的最大区域

通常 new 出来的对象都是存储在堆

Metaspace(元数据区)

元数据区, 也称为方法区

元

即 Meta, 表示属性

元数据区

主要存储类对象, 常量池, 静态成员

这里所说的类对象不是 A a = new A();

而是类似于对象的图纸, 描述了该对象的属性

类对象

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总结

• 局部变量默认存储在栈
• 普通成员变量默认存储在堆
• 静态成员变量默认存储在元数据区(方法区)

🔎类加载

类加载

将 .class 文件, 从文件(硬盘)加载到内存(元数据区)

.java 通过 javac 编译生成 .class

• 类加载的步骤

• 加载(Loading)
• 连接(Linking)

• 验证(Verfication)
• 准备(Preparation)
• 解析(Resolution)

• 初始化(Initialization)

类加载的流程

加载

找到 .class 文件, 打开文件, 读取文件(将文件内容读取至内存中)

验证

检查 .class 文件的格式是否正确

• .class 是一个二进制文件, 其格式有着严格的说明
• 官方提供的 JVM 规范文档详细描述了 .class 的格式

准备

为类对象分配内存空间(此时内存初始化为全0)

静态成员变量的值也就被设为0

解析

初始化字符串常量, 将符号引用转为直接引用

符号引用转为直接引用🍭

• 字符串常量包括

• 内存空间, 存储该字符串的实际内容
• 引用, 存储内存空间的起始地址

类加载之前

字符串常量位于 .class 文件中

此时的引用记录的并非是字符串常量的真正地址, 而是字符串常量在文件中的"偏移量"(符号引用)

类加载之后

字符串常量位于内存中(即字符串常量拥有了内存地址)

此时的引用记录的才是真正的内存地址(直接引用)