Java内存模型小析值JVM运行时数据区域(一)

简介: 之前看过一次周志明写的《深入理解Java虚拟机-JVM高级特性与最佳实践》但是看过之后很多东西就忘了如同失忆了一般,所以这次在看的时候做一个读书笔记,以后也便于复习。

之前看过一次周志明写的《深入理解Java虚拟机-JVM高级特性与最佳实践》但是看过之后很多东西就忘了如同失忆了一般,所以这次在看的时候做一个读书笔记,以后也便于复习。先奉上一副自己总结的小图:

Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域:程序计数器(PC Register)、Java虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区。栈大致包括:程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈(HotSpop将Java虚拟机栈和本地方法栈合在了一起)。

程序计数器(PC Register)

程序计数器是一块比较小的内存空间。在Java虚拟机的概念模型中:字节码解释器工作时就是通过改变这个 计数器的值来选取下一条要执行的字节码指令,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。这部分的内存区域是 “线程私有”的。 插曲:Java中线程的执行是通过CPU给线程分配CPU时间片来实现的。在任何一个确定的时刻,一个CPU都只会执行一条线程中的指令。 多线程的执行简单点说就是CPU给每个线程分配一个时间片,当上一个线程分配的时间片结束了,下一个线程执行它所分配到的时间片CPU这样不停的切换线程的执行。线程在切换前会保存上一个任务的状态,以便下次切换回这个任务时,可以再加载这个任务的状态,任务从保存到再加载的过程是一次上下文的切换,而 程序计数器起的作用是线程切换后能恢复到正确的执行位置

Java虚拟机栈

Java虚拟机栈同样是 线程私有的,它的生命周期和线程相同。虚拟机栈描述的是 Java方法执行的内存模型:每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧(Stack Frame), 用来存放局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息每一个方法从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入栈到出栈的过程。这里先简单的说一下局部变量表(详细的局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息以后再开章节详细说明,迫不及待的同学请查阅周志明写的《深入理解Java虚拟机-JVM高级特性与最佳实践》第八章)局部变量表存放了 编译期可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(reference类型,它不等同于对象本身,它可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或其他于此对象相关的位置)和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址) .注意:局部变量表所需的内存空间是在编译期间完成分配的。当进入一个方法时,这个方法需要在栈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。

本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈的作用是非常类似的,在HotSpot虚拟机中把这两部分合到了一起。本地方法栈和虚拟机栈的区别是: 虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(即字节码)服务,而本地方法栈则为虚拟机使用到的native方法服务

Java堆

Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块,Java堆是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。在Java虚拟机规范中:所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。关于堆的内容可以分好几个章节来介绍,这个以后再细说。

方法区

方法区与java堆一样,是各个线程共享的内存区域。它 主要用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。这里需要注意的是:很多人会称方法区为 “永久代”,这里仅仅是针对于HotSpot虚拟机来说的。原因是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区,或者说是使用永久代来实现方法区,这样做的目的是为了HotSpot的垃圾收集器可以像管理Java堆一样管理这部分内存,这样能够省去专门为方法区编写内存管理代码的工作。 对于其他虚拟机(BEAJRockit、IBM J9等)是不存在有永久代的概念的 。另外需要注意的是在JDK1.8之后永久代被元空间(MetaSpace)代替了

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分, 用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用 ,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。需要注意的是: Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生,在运行期间也可能将新的常量放入池中 。例如调用String的intern()方法。

直接内存

直接内存(Direct Memory)并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域(它的产生是由于JDK1.4中引入的NIO,NIO的东西是另一个复杂的话题)。它可以使用native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能,因为它避免了在Java堆和native堆(称系统内存更好一点吧)中来回复制数据。

附上两张内存分配的图片:




参考:
周志明《深入理解Java虚拟机-JVM高级特性与最佳实践》第二章Java内存区域与内存溢出异常
关于MetaSpace的内容:

相关文章
|
2月前
|
存储 缓存 安全
Java内存模型深度解析:从理论到实践####
【10月更文挑战第21天】 本文深入探讨了Java内存模型(JMM)的核心概念与底层机制,通过剖析其设计原理、内存可见性问题及其解决方案,结合具体代码示例,帮助读者构建对JMM的全面理解。不同于传统的摘要概述,我们将直接以故事化手法引入,让读者在轻松的情境中领略JMM的精髓。 ####
50 6
|
2月前
|
缓存 Prometheus 监控
Elasticsearch集群JVM调优设置合适的堆内存大小
Elasticsearch集群JVM调优设置合适的堆内存大小
505 1
|
1月前
|
安全 Java 程序员
深入理解Java内存模型与并发编程####
本文旨在探讨Java内存模型(JMM)的复杂性及其对并发编程的影响,不同于传统的摘要形式,本文将以一个实际案例为引子,逐步揭示JMM的核心概念,包括原子性、可见性、有序性,以及这些特性在多线程环境下的具体表现。通过对比分析不同并发工具类的应用,如synchronized、volatile关键字、Lock接口及其实现等,本文将展示如何在实践中有效利用JMM来设计高效且安全的并发程序。最后,还将简要介绍Java 8及更高版本中引入的新特性,如StampedLock,以及它们如何进一步优化多线程编程模型。 ####
37 0
|
2月前
|
存储 Java 编译器
Java内存模型(JMM)深度解析####
本文深入探讨了Java内存模型(JMM)的工作原理,旨在帮助开发者理解多线程环境下并发编程的挑战与解决方案。通过剖析JVM如何管理线程间的数据可见性、原子性和有序性问题,本文将揭示synchronized关键字背后的机制,并介绍volatile关键字和final关键字在保证变量同步与不可变性方面的作用。同时,文章还将讨论现代Java并发工具类如java.util.concurrent包中的核心组件,以及它们如何简化高效并发程序的设计。无论你是初学者还是有经验的开发者,本文都将为你提供宝贵的见解,助你在Java并发编程领域更进一步。 ####
|
1月前
|
存储 监控 算法
深入探索Java虚拟机(JVM)的内存管理机制
本文旨在为读者提供对Java虚拟机(JVM)内存管理机制的深入理解。通过详细解析JVM的内存结构、垃圾回收算法以及性能优化策略,本文不仅揭示了Java程序高效运行背后的原理,还为开发者提供了优化应用程序性能的实用技巧。不同于常规摘要仅概述文章大意,本文摘要将简要介绍JVM内存管理的关键点,为读者提供一个清晰的学习路线图。
|
1月前
|
安全 Java 程序员
Java内存模型的深入理解与实践
本文旨在深入探讨Java内存模型(JMM)的核心概念,包括原子性、可见性和有序性,并通过实例代码分析这些特性在实际编程中的应用。我们将从理论到实践,逐步揭示JMM在多线程编程中的重要性和复杂性,帮助读者构建更加健壮的并发程序。
|
1月前
|
Java
JVM运行时数据区
1)虚拟机栈:每次调用方法都会在虚拟机栈中产生一个栈帧,每个栈帧中都有方法的参数、局部变量、方法出口等信息,方法执行完毕后释放栈帧 (2)本地方法栈:为native修饰的本地方法提供的空间,在HotSpot中与虚拟机合二为一
29 2
|
2月前
|
存储 编译器 数据处理
C 语言结构体与位域:高效数据组织与内存优化
C语言中的结构体与位域是实现高效数据组织和内存优化的重要工具。结构体允许将不同类型的数据组合成一个整体,而位域则进一步允许对结构体成员的位进行精细控制,以节省内存空间。两者结合使用,可在嵌入式系统等资源受限环境中发挥巨大作用。
86 11
|
2月前
|
Oracle 安全 Java
深入理解Java生态:JDK与JVM的区分与协作
Java作为一种广泛使用的编程语言,其生态中有两个核心组件:JDK(Java Development Kit)和JVM(Java Virtual Machine)。本文将深入探讨这两个组件的区别、联系以及它们在Java开发和运行中的作用。
130 1
|
2月前
|
Java
JVM内存参数
-Xmx[]:堆空间最大内存 -Xms[]:堆空间最小内存,一般设置成跟堆空间最大内存一样的 -Xmn[]:新生代的最大内存 -xx[use 垃圾回收器名称]:指定垃圾回收器 -xss:设置单个线程栈大小 一般设堆空间为最大可用物理地址的百分之80
AI助理

你好,我是AI助理

可以解答问题、推荐解决方案等