两种内存模型——JVM vs 计算机

本文探讨了计算机内存模型与JVM内存模型之间的类比关系,深入剖析了两者在架构上的异同,如CPU与线程、高速缓存与工作内存的对应,并附带介绍了JVM架构。

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计算机的内存模型
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JVM的内存模型+JVM架构
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​​注意,JVM的内存模型跟计算机的内存模型可以类比,比如CPU可以类比线程,高速缓存可以类比为工作内存。
而内存模型与JVM架构之间是有区别的。JVM的架构我这里也贴出来,如下:


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### JVM内存模型详解 JVM(Java Virtual Machine)内存模型是理解Java程序运行机制的重要部分。它描述了Java程序执行过程中如何分配管理内存资源。以下是关于JVM内存模型的关键组成部分及其功能: #### 1. **类加载区(Metaspace/Permanent Generation)** 类加载区用于存储由JVM加载的类信息、常量池、静态变量其他元数据[^1]。 在早期版本的JDK中,这部分被称为永久代(Permanent Generation)。从JDK 8开始,永久代被移除并替换为元空间(Metaspace),后者直接使用本地内存。 ```java // 类加载区域中的内容可以通过反射访问 System.out.println(Test.class.getName()); ``` --- #### 2. **堆内存(Heap Memory)** 堆内存JVM中最大的一块内存区域,也是垃圾回收的主要场所。它是所有线程共享的一块区域,主要用于存放对象实例数组。 - 堆分为新生代(Young Generation)老年代(Old Generation)。 - 新生代又细分为Eden Space两个Survivor Spaces(S0, S1)。 - 对象通常首先创建于Eden Space,经过多次GC后进入老年代。 ```java Runtime runtime = Runtime.getRuntime(); long maxMemory = runtime.maxMemory() / (1024 * 1024); long totalMemory = runtime.totalMemory() / (1024 * 1024); System.out.println("最大堆内存:" + maxMemory + " Mb"); System.out.println("当前堆内存:" + totalMemory + " Mb"); ``` --- #### 3. **方法区(Method Area)** 方法区属于堆的一部分,主要用来存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量以及编译后的代码等数据。虽然方法区逻辑上位于堆中,但在某些实现中可能独立存在。 --- #### 4. **栈内存(Stack Memory)** 每个线程都有自己的私有栈,其中保存着局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址等信息。每次调用方法时都会在线程栈中创建一个新的帧(Frame),当方法结束时该帧会被销毁。 ```java public void testStack(int value) { int localValue = value; // 局部变量存放在栈中 } ``` --- #### 5. **PC寄存器(Program Counter Register)** 每条线程都有自己独立的PC寄存器,记录当前线程所执行字节码指令的位置。如果线程正在执行的是一个Java方法,则这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令地址;如果是Native方法,则为空。 --- #### 6. **本地方法栈(Native Method Stack)** 类似于Java栈的作用,不过这里存储的是native方法的信息。每当一个native方法被调用时,在此栈中就会生成相应的子栈。 --- #### 7. **直接内存(Direct Memory)** 除了上述几个区域外,还有一种特殊的非堆内存——直接内存。通过`ByteBuffer.allocateDirect()`可以申请这种类型的缓冲区。尽管不属于标准定义范围内的JVM内存结构,但它仍然受到物理机器可用RAM大小的影响。 --- ### 实习生入门建议 对于刚接触JVM内存模型的学习者来说,可以从以下几个方面入手: - 学习基本概念:熟悉各内存分区的功能及用途; - 掌握工具使用:学会利用VisualVM、JConsole等监控分析软件观察实际应用中的内存变化情况; - 动手实践编程:尝试编写简单案例验证理论知识点,比如调整Xms/Xmx参数查看效果差异。 ---
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