• jvm:内存结构(堆、方法区、程序计数器、本地方法栈、虚拟机栈)


    1、jvm内存结构

    静态编译:把java源文件编译成字节码文件class,这个时候class文件以静态方式存在。

    类加载器:把java字节码文件加载到内存中

    方法区:将字节码放到方法区作为元数据(简单名字+描述符)。

    堆:对象(类的实例)

    方法区和堆:运行时数据区在所有线程间共享

    虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器:运行时数据区线程私有

    2、堆

    (1)对于大多数应用来说,java堆是java虚拟机所管理的内存中的最大的一块

    (2)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,需要考虑线程安全的问题

    (3)此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例对在这里分配内存

    new Person();

    (4)如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,OutOfMemoryError异常

     String [] str =new String[1000000];

    如果再分配数组的内存之前将jvm的数值调小后便会发生此异常。

    (5)是垃圾收集器管理的主要区域

    堆内存溢出(OutOfMemoryError)问题:

    堆既然有垃圾回收机制,为什么还会有内存溢出的问题呢?

    因为垃圾回收器回收的是不被使用的对象,如果不停的产生对象而对象又都在被使用就会出现内存溢出

    (6)JDK1.7开始,将StringTable从常量池移动到了堆中,String table又称为StringPool(字符串常量池)

    永久带的内存回收效率较低,full GC才会触发,也就是老年代的空间不足才会触发。但是移动到堆中之后,只需要Minor GC即可触发垃圾回收,大大减轻了字符串对内存的占用

    3、方法区

    是各个线程共享的内存区域,虚拟机启动的时候创建

    (1)存放的信息

    已经被jvm加载的类的信息

    常量

    静态变量

    及时编译器编译后的代码(JIT)

    (2)JIT:热点代码编译后存储到方法区

      for(int i=0;i<100;i++){
          add();
        }

    上面的代码编译后存放起来,避免反复编译

    (3)编译的过程

    (4)运行时常量池

    常量池:是一个常量表

     

     运行时常量池:

    常量池是*.class文件中的,当该类被加载,它的常量池信息就会放入到运行时常量池,并将里面的符号地址变为真实地址

    4、程序计数器(PC Register)

    (1)一块较小的内存空间,它的作用是当前线程所执行的字节码行号指示器(记录下一条jvm指令的执行地址)

    (2)一个处理器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(线程私有)

    (3)唯一一个在jvm中没有规定任何OutOfMemoryError的区域(java的规范所规定)

    5、本地方法栈

    为本地方法(不是由java代码编写的方法)的运行提供的内存空间

     protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

    该方法没有方法实现,底层是c或c++实现的

    (1)栈是有深度的:

    private Long aLong=1l;
        public void test(int a,int b){
            aLong++;
            System.out.println(aLong);
            test(a,b);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
         Test1 test1=new Test1();
         test1.test(0,0);
        }

     每调用一次占用一个栈帧:

     栈的默认大小为5248,默认1M。

    函数的调用过程:

    6、虚拟机栈(每一个线程运行的时候所需要的内存)

    每一个方法在执行的时候都会创建一个栈帧(一个栈帧对应一个方法的调用,栈帧即每一个方法需要的内存)用于存储分配基本类型和自定义对象的引用,用于存放,局部变量表、操作数栈、动态链接方法的返回地址

    每一个线程只有一个活动栈帧,对应着当前线程正在执行的那个方法

    垃圾回收不涉及栈内存

    可以通过指令来指定栈的大小,但是并不是栈的内存越大越好,栈的内存变大可能引起线程数量的减少程序反而会变慢

    局部变量没有逃离方法的作用域是线程安全的(线程私有),当作为参数传递的变量或是局部变量作为返回值都不是线程安全的,因为可能被别的线程访问到

    (1)一个栈中的多个栈帧

     栈帧1先入栈,然后是栈帧2、栈帧3,相当于方法1调用方法2,方法2又调用了方法3,出栈的时候栈帧3先出栈,然后是栈帧2和栈帧3

    (2)异常

    StackOverflowError:

    线程请求的深度大于虚拟机栈的深度(栈内存溢出),方法的递归调用容易出现

    栈帧过大,直接将栈内存存满,发生的情况极其少

    例如:定义一个学生类和一个班级类,一个学生只属于一个班级,在学生类里面有一个班级编号属性,一个班级有多个学生,班级类里面可以定义一个集合代表多个学生,在进行JSON转换的时候就会出现循环引用的现象,即一个学生对应一个班级,一个班级又有多个学生......,要把学生和班级的引用改为单向的,就不会出现循环引用的现象了。

    OutOfMemoryError:扩展时无法申请到足够的内存

    7、堆、栈、方法区

    (1)字符串相关:

    String string="q"+"w"+"3";

    后面的三个字符只创建了一个对象,因为存在字符串的折叠

    String string=new String("hello");

    当常量池中已经有了“hello”字符串后在常量池中就不必再创建了,只需在栈内存中创建一个对象即可;但是,如果在常量池中没有“hello”字符串的话,就需要创建两个字符串对象了。

    (2)JVM执行流程

    public class Person {
        private String name;
        public void sayhello(String name){
            System.out.println("hello"+name);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Person person=new Person();
            person.sayhello("Tom");
        }
    }

    JVM去方法区寻找Person类信息如果我不到,Classloader加载Person类信息进入内存方法区
    在堆内存中创建Person对象,并持有方法区中Person类的类型信息的引用
    把person添加到执行main0方法的主线程java调用栈中,指向堆空间中的内存对象
    执行person.sayHello0时,JVM根据person定位到堆空间的Person实例
    根据Person实例在方法区持有的引用,定位到方法区Person类型信息,获得sayHello0字节码,执行此方法执行,打印出结果。

    8、局部变量表

    (1)存放了各种基本数据类型、对象引用和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)
    (2)long和double类型的数据会占用2个局部变量空间(Slot),其余的数据类型只占用1个

    9、常量池

    存放编译期生成的各种字面量和符号引用

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