JVM
1. 内存区域划分
Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域有各自的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机进程的启动而一直存在,有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。根据《Java虚拟机规范》的规定,Java虚拟机所管理的内存将会包括以下五个部分,如下图所示。
1.1 程序计数器
程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间,它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来实现的,在任何一个确定的时刻,一个处理器(对于多核处理器来说是一个内核)都只会执行一条线程中的指令。因此,为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都需要有一个独立的程序计数器,各条线程之间计数器互不影响,独立存储,我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。
1.2 虚拟机栈
与程序计数器一样,Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)也是线程私有的,它的生命周期与线程相同。
每个方法被执行的时候,Java虚拟机都会同步创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(reference类型,它并不等同于对象本身,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者其他与此对象相关的位置)和return Address类型(指向了一条字节码指令的地址)。
1.3 本地方法栈
本地方法栈(Native Method Stacks)也是线程私有的,其与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的。区别只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地(Native)方法服务。
本地方法:由其它语言编写的,编译成和处理器相关的机器代码。
1.4 堆
对于Java应用程序来说,Java堆(Java Heap)是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。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,Java世界里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。
为什么是“几乎”而不是全部呢?
根据《深入理解Java虚拟机》中作者提到“由于即时编译技术的进步,尤其是逃逸分析技术的日渐强大,栈上分配、标量替换优化手段已经导致一些微妙的变化悄然发生,所以说Java对象实例都分配在堆上也渐渐变得不是那么绝对了。”
1.5 方法区
方法区(Method Area)与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。
虽然《Java虚拟机规范》中把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是它却有一个别名叫作“非堆”(Non-Heap),目的是与Java堆区分开来。
运行时常量池
运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池表(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用,这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
2. 局部变量、成员变量、静态变量存储位置
publicclassTest
{
staticTestt3=newTest();//静态变量
Testt2=newTest();//成员变量
publicstaticvoidmain(String[] args)
{
Testt1=newTest();//局部变量
}
}
如上代码所示,t1、t2、t3分别为局部变量、成员变量和静态变量,其在内存中的位置如下图所示
这三中对象new 出的实例都在堆中,但是引用却是不同的,局部变量引用存在于虚拟机栈中,成员变量引用存在于堆中,静态变量引用存在于方法区中。
- 局部变量随着方法的调用而存在,随着方法结束而释放。
- 成员变量也称为实例变量,其随着对象的创建而存在,随着对象被回收而释放。
- 静态变量也称为类变量,其随着类的加载而存在,随着类的消失而消失。
3.递归的执行过程
如下所示,为求4阶乘的递归过程,其中每一层递归都调用了factor()方法,这个过程也称为一个函数栈帧
每个方法被执行的时候,Java虚拟机都会同步创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
如下图,其中每一次调用都会一个n,但是每一个n都是不一样的,每个n都存在于每个方法(栈帧)的局部变量表中。
4. static方法和普通方法区别
- static方法和类相关,与实例无关,在调用的时候不能使用实例化,只能使用类名.方法名()这种方式。
- 普通方法和实例相关,调用的时候必须实例化,然后通过创建的对象.方法名()调用。