JVM内存模型概述

距离上次文章已经半个多月了,一来是工作实在是忙不开,二来是偷懒了!近日,看到一个面试题目,就是描述一下JVM内存模型,故在此总结一番,希望读者能够更好的理解JVM内存模型。

1.JVM内存模型简介

JVM定义了不同运行时数据区,他们是用来执行应用程序的。某些区域随着JVM启动及销毁,另外一些区域的数据是线程性独立的,随着线程创建和销毁。jvm内存模型总体架构图如下:(摘自oracle官方网站

Oracle官方给出的JVM内存模型

JVM在执行Java程序时,会把它管理的内存划分为若干个的区域,每个区域都有自己的用途和创建销毁时间。如下图所示,可以分为两大部分,线程私有区和共享区。下图是根据自己理解画的一个JVM内存模型架构图:

JVM内存分为线程私有区和线程共享区

安利:上图是利用在线画图工具processon,我也是刚上手,个人感觉还不错,各种图例都有,在此安利一下!

2.内存模型

2.1.线程私有区

2.1.1 程序计数器

当同时进行的线程数超过CPU数或其内核数时,就要通过时间片轮询分派CPU的时间资源,不免发生线程切换。这时,每个线程就需要一个属于自己的计数器来记录下一条要运行的指令。如果执行的是JAVA方法,计数器记录正在执行的java字节码地址,如果执行的是native方法,则计数器为空。

2.1.2 虚拟机栈

线程私有的,与线程在同一时间创建。管理JAVA方法执行的内存模型。每个方法执行时都会创建一个桢栈来存储方法的的变量表、操作数栈、动态链接方法、返回值、返回地址等信息。栈的大小决定了方法调用的可达深度(递归多少层次,或嵌套调用多少层其他方法,-Xss参数可以设置虚拟机栈大小)。栈的大小可以是固定的,或者是动态扩展的。如果请求的栈深度大于最大可用深度,则抛出stackOverflowError;如果栈是可动态扩展的,但没有内存空间支持扩展,则抛出OutofMemoryError。
使用jclasslib工具可以查看class类文件的结构。下图为栈帧结构图:

JVM栈桢结构

2.1.3 本地方法栈

与虚拟机栈作用相似。但它不是为Java方法服务的,而是本地方法(C语言)。由于规范对这块没有强制要求,不同虚拟机实现方法不同。

2.2.线程共享区

此区域是用来存储被各线程共享的数据的。

2.2.1 方法区

线程共享的,用于存放被虚拟机加载的类的元数据信息,如常量、静态变量和即时编译器编译后的代码。若要分代,算是永久代(老年代),以前类大多“static”的,很少被卸载或收集,现回收废弃常量和无用的类。其中运行时常量池存放编译生成的各种常量。(如果hotspot虚拟机确定一个类的定义信息不会被使用,也会将其回收。回收的基本条件至少有:所有该类的实例被回收,而且装载该类的ClassLoader被回收)

2.2.2 堆

存放对象实例和数组,是垃圾回收的主要区域,分为新生代和老年代。刚创建的对象在新生代的Eden区中,经过GC后进入新生代的S0区中,再经过GC进入新生代的S1区中,15次GC后仍存在就进入老年代。这是按照一种回收机制进行划分的,不是固定的。若堆的空间不够实例分配,则OutOfMemoryError。

JVM堆结构
Young Generation      即图中的Eden + From Space(s0) + To Space(s1)
Eden                        存放新生的对象
Survivor Space          有两个,存放每次垃圾回收后存活的对象(s0+s1)
Old Generation          Tenured Generation 即图中的Old Space
                        主要存放应用程序中生命周期长的存活对象

2.3堆和栈的区别

栈是运行时单位,代表着逻辑,内含基本数据类型和堆中对象引用,所在区域连续,没有碎片;堆是存储单位,代表着数据,可被多个栈共享(包括成员中基本数据类型、引用和引用对象),所在区域不连续,会有碎片。

2.3.1功能不同

栈内存用来存储局部变量和方法调用,而堆内存用来存储Java中的对象。无论是成员变量,局部变量,还是类变量,它们指向的对象都存储在堆内存中。

2.3.2共享性不同

栈内存是线程私有的。
堆内存是所有线程共有的。

2.3.3异常错误不同

如果栈内存或者堆内存不足都会抛出异常。
栈空间不足:java.lang.StackOverFlowError。
堆空间不足:java.lang.OutOfMemoryError。

2.3.4空间大小

栈的空间大小远远小于堆的。

2.4参考链接

http://www.cnblogs.com/AloneSword/p/4262255.html
http://www.jianshu.com/p/6ff6bdb22439

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