JVM内存区域

本文深入解析Java虚拟机的内存布局,包括线程私有区域如程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈,以及线程共享区域如堆、方法区、运行时常量池和直接内存,探讨各区域的作用与特性。

线程私有的数据区域的生命周期与线程相同,依赖用户线程的 ‘启动/结束’ 而 ‘创建/销毁’,(在Hotspot VM内,每个线程都与操作系统的本地线程直接映射,因此部分线程私有 的内存区域随着线程的’创建/销毁’而’创建/销毁’)

在这里插入图片描述

线程私有

1.程序计数器

一块较小的内存空间,可以看作当前线程所执行的字节码行号的指示器(想象debug时的场景),若执行的是Native方法,则计数器的值为空,这也是JAVA虚拟机规范中唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

由于线程是轮流切换并分配处器执行时间的方式来实现的,每个时间点,一个处理器都只会执行一个线程的指令,为了保证每次线程切换,指令的正确执行,故程序计数器为线程私有。

2.虚拟机栈(VM Stack)

Java方法的内存模型,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,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期可知的各种基础数据类型、对象引用(指向对象的起始地址的指针,或一个代表对象的句柄,或其它与此对象相关的位置)

3.本地方法栈(Native Method Stack)

对应虚拟机栈,虚拟机栈存储的是JAVA方法的相关信息,本地方法栈存放的是Native方法的相关信息,本地方法栈在虚拟机规范中只定义了一个规范,具体实现由各个虚拟机厂商实现的。

线程共享

4.堆(Java Heap)

Java虚拟机堆所管理的是内存中最大的一块,主要用于存放对象实例,几乎所有的对象实例都要在堆上分配,因此也是GC(垃圾回收机制)工作的主要区域。

Java堆从GC的角度看,可以分为新生代和老年代,再细致一点可以分为Eden空间、From Survivor 空间、To Survivor空间等。从内存分配的角度来看,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。

5.方法区(Method Area)

用于存放已被JVN加载的类信息、常量、静态变量等。

6.运行时常量池

方法区的一部分,用于存放编译时产生的各种字面量和符号引用。

7.直接内存

直接内存并不是JVM运行时数据区的一部分,但也会被频繁的使用。在JDK1.4中引入的NIO,提供了基于Channel与Buffer的IO方式,他可以使用Native方法直接分配堆外的内存,然后使用DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作,这样避免了JAVA堆和Native方法堆中来回复制数据,可以显著提高性能。

NIO和IO区别:
    1.IO面向流,NIO面向缓冲区;
    2.IO是阻塞的,NIO是非阻塞的;
    3.NIO允许一个单独的线程来监视多个输入通道;
内容概要:本文围绕六自由度机械臂的人工神经网络(ANN)设计展开,重点研究了正向与逆向运动学求解、正向动力学控制以及基于拉格朗日-欧拉法推导逆向动力学方程,并通过Matlab代码实现相关算法。文章结合理论推导与仿真实践,利用人工神经网络对复杂的非线性关系进行建模与逼近,提升机械臂运动控制的精度与效率。同时涵盖了路径规划中的RRT算法与B样条优化方法,形成从运动学到动力学再到轨迹优化的完整技术链条。; 适合人群:具备一定机器人学、自动控制理论基础,熟悉Matlab编程,从事智能控制、机器人控制、运动学六自由度机械臂ANN人工神经网络设计:正向逆向运动学求解、正向动力学控制、拉格朗日-欧拉法推导逆向动力学方程(Matlab代码实现)建模等相关方向的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①掌握机械臂正/逆运动学的数学建模与ANN求解方法;②理解拉格朗日-欧拉法在动力学建模中的应用;③实现基于神经网络的动力学补偿与高精度轨迹跟踪控制;④结合RRT与B样条完成平滑路径规划与优化。; 阅读建议:建议读者结合Matlab代码动手实践,先从运动学建模入手,逐步深入动力学分析与神经网络训练,注重理论推导与仿真实验的结合,以充分理解机械臂控制系统的设计流程与优化策略。
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