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JAVA内存模型

JAVA内存模型

作者: TheMrBigHead | 来源:发表于2018-09-27 08:33 被阅读0次

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。

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1. 程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间,可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

在虚拟机的模型概念里,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需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这个计数器来完成。

由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现的,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,每条线程都需要一个独立的程序计数器,各条线程之间的计数器互不影响,独立存储。

如果线程正在执行的是一个Java方法,这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果正在执行的是Native方法,这个计数器的值就会为空(Undefined)。

这个内存区域是Java虚拟机规范中唯一一个没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

总结
  1. 程序计数器是线程私有的
  2. 程序计数器中没有规定OutOfMemoryError

2. Java虚拟机栈

Java虚拟机栈是线程私有的,生命周期与线程相同。

虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

每一个方法从调用到执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了什么:
  1. 编译期可知的基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)
  2. 对象引用(reference类型,它不等同于对象本身,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其他于此对象相关的位置)
  3. returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)

64位的长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间(Slot),其余的数据类型只会占用一个。

局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,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,在方法运行期间是不会改变局部变量表的大小的。

两种异常状况:
  1. 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常
  2. 如果虚拟机栈可以动态扩展(当前大部分的Java虚拟机都可以动态扩展),如果扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常
总结
  1. Java虚拟机栈是线程私有的
  2. 局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,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,在方法运行期间是不会改变局部变量表的大小的
  3. 会抛出StackOverflowError、OutOfMemoryError异常

3. 本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用相似,他们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则为虚拟机使用到Native方法服务。

异常:
  1. StackOverflowError
  2. OutOfMemoryError
总结
  1. 本地方法栈是线程私有的
  2. 会抛出StackOverflowError、OutOfMemoryError异常

4. Java堆

被所有线程共享。

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,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也被成为“GC堆”。

从内存回收的角度看,java堆可以细分为:新生代、老年代;再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。

从内存分配的角度看,线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)。

根据Java虚拟机规范的规定,Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上连续即可。

在实现时,可以是固定大小的,也可以是可扩展的。

扩展:通过-Xmx和-Xms控制。

如果堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法扩展,将会抛出OutOfMemoryError异常。

总结
  1. 是所有线程共享的
  2. 会抛出OutOfMemoryError异常
  3. 唯一目的就是存放对象实例

5. 方法区

各个线程共享的内存区域。

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。

常被称为“永久代”。

当方法区无法满足内存分配需求时,会抛出OutOfMemoryError异常。

5. 运行时常量池(Runtime Constant Pool)

是方法区的一部分。

用于存放

无法满足内存分配需求时,会抛出OutOfMemoryError异常

5. 直接内存

未完待续

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