1、 Java虚拟机内存模型
Java虚拟机内存模型是Java程序运行的基础。为了能使java应用程序正常运行,jvm虚拟机将其内存数据分为程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、Java堆和方法区等部分,接下来我会详细介绍各个区域的作用和用途,大致结构如下图所示:
1.1、程序计数器
程序计数器是一块很小的内存空间。Java是支持多线程的语言,当线程数量多于cpu数量时,线程之间就会根据时间片轮询抢夺cpu资源。对于单核cpu而言,每一时刻只会有一个线程在运行,而其他线程必须被切换出去。为此,每一个线程都会使用一个独立的程序计数器,用于记录下一条要运行的指令。各个线程的计数器互不影响,独立工作。程序计数器是一块线程私有的内存空间。
如果当前线程正在执行一个java方法,则程序计数器记录正在执行的Java字节码地址,如果当一个线程正在执行一个native方法,则程序计数器为空。
1.2、 Java虚拟机栈
Java虚拟机栈也是线程私有的内存空间,它和Java线程在同一时间创建,它保存方法的局部变量、部分结果,并参与方法的调用和返回。
Java虚拟机规范允许Java栈的大小是动态的或者是固定的。在Java虚拟机规范中,定义了两种与栈相关的异常:StackOverFlow Error和OutOfMemoryError。如果线程在计算过程中,请求的栈深度大于可用的栈深度,则抛出StackOverFlow Error;如果Java栈可以动态扩展而在扩展过程中,没有足够的内存空间来支持栈的扩展,则抛出OutOfMemoryError。
在Hot Spot虚拟机中,可以使用-Xss参数来设置栈的大小。栈的大小直接决定了函数调用的可达深度。
虚拟机栈在运行时使用一种叫做栈帧的数据结构保存上下文数据。在栈帧中,存放了方法的局部变量表、操作数栈、动态链接方法和返回地址等信息。每一个方法的调用都伴随着栈帧的入栈操作。相应地,方法的返回则表示出栈操作。如果方法调用时,方法的参数和局部变量相对较多,那么栈帧中的局部变量表就会比较大,栈帧会膨胀以满足方法调用所需要的信息。因此,单个方法调用所需的栈空间大小也会比较多。栈帧结构如下图所示:
1.3、 本地方法栈
本地方法栈和Java虚拟机栈的功能很相似,Java虚拟机栈用于管理Java函数的调用,而本地方法栈用于本地方法的调用。本地方法并不是用Java实现的,而是使用C实现的。在SUN的Hot Spot 虚拟机中,不区分本地方法栈和虚拟机栈,因此,和虚拟机栈一样,它会抛出StackOverFlowError和OutOfMemoryError。
1.4、Java堆
Java堆可以说是Java运行时内存中最为重要的部分,几乎所有的对象和数组都是在堆中分配空间的。Java堆分为新生代和老年代两个部分,新生代用来存放刚刚产生的对象和年轻的对象,如果对象一直没有被回收,生存的足够长,老年对象就会被移入老年代。
新生代又可以进一步细分为eden、servivor sppace0(s0或者from space) 和survivor space1(s1或者to space)。Eden意义为伊甸园,即对象的出生地,大部分对象刚刚建立时,通常会存放在这里。S0和S1为survivor空间,直译为幸存者,也就是说存放在其中的对象至少经历了一次垃圾回收,并得以幸存。如果在幸村区到了指定年龄仍未回收则有机会进入老年代(tenured),堆空间基本结构如下图所示:
1.5、方法区
方法区也是JVM内存区中非常重要的一块内存区域,在JDK1.7之前,它是独立于堆空间存在的一块内存区域,在JDK1.7之后(包括1.7),它是在堆中分配的一块区域。方法区是被JVM中所有线程共享的。方法区主要保存的信息是类的元数据。
方法区中最为重要的是类的类型信息、常量池、域信息、方法信息。类型信息是包括类的完整名称、父类的完整名称、类型修饰符和类的直接接口列表;常量池包括这个类方法、域等信息所引用的常量信息;域信息包括域名称、域类型和域修饰符;方法信息包括方法名称、返回类型、方法参数、方法修饰符、方法字节码、操作数栈和方法栈帧的局部变量大小以及异常表。总之,方法区内保存的信息,大部分来自于class文件,是java应用程序运行必不可少的重要数据。