JVM—内存结构

JVM的内存结构

内存结构组成部分：

1. 程序计数器 PC Register
2. 虚拟机栈 JVM Stacks
3. 本地方法栈 Native Method Stacks
4. 堆 Heap
5. 方法区 Method Area

一个程序到cpu执行的过程:

java程序-----(编译)----->.class文件[二进制字节码]-----(解释器解释)----->机器码-----(可执行)----->cpu执行

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程序计数器

• 作用: 记住下一条将要执行的指令的地址;

• 特点:

  • 程序计数器是线程私有的,每一个线程都有自己独立的程序计数器;
  • 程序计数器不存在内存溢出;

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虚拟机栈(线程栈)

• 作用: 线程运行所需要的内存空间;

• 每个栈由多个栈帧(Frame)组成,对应着每次调用放法时所占用的内存;

  栈帧:

  • 每个方法运行时所需要的内存(方法参数,局部变量,返回地址);

• 每个线程只能有一个活动栈帧,对应着当前正在执行的方法;(根据栈的特性可知,该活动栈帧就是虚拟机栈顶部的栈帧)

垃圾回收是否涉及栈内存?

不涉及,栈帧运行结束后就自动弹出,虚拟机栈内存空间会自动释放不需要垃圾回收操作;

栈内存分配越大越好吗?

否; 栈内存分配得越大,一定程度上会减少同时运行的线程的数量,每个线程栈空间变大,但是总的内存空间不变,线程数量减少.

linux,macOs,Oracle Solaris系统和默认分配栈内存为1024KB(1M);

Windows根据虚拟机内存动态默认分配;

手动设置栈内存大小的方法: -Xss256k 设置为256k

方法内的局部变量是否是线程安全的?

完全属于某个方法私有的变量是安全的(该变量没有逃离方法的作用范围);

通过参数传入,或者作为返回值返回的引用对象需要考虑线程安全问题,因为除了该方法外的其他方法/线程可以访问到该引用对象,就有可能会同时对该变量进行操作.

**栈内存溢出: **

异常报错信息:

• java.lang.StackOverFlowError

产生原因:

• 栈帧过多导致栈内存溢出
  • 例子: 没有合理的递归结束条件,递归无限的调用自己;
• 栈帧过大(比较少)

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本地方法栈

不是由java代码编写的方法 (由C或者C++实现的native方法) 运行时所需要的栈空间就是本地方法栈.

Object中很多方法就是本地方法:

clone()

notify()

hashCode()

notifyAll()

wait()

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堆

堆的定义:

• 通过new关键字创建的对象都会使用堆内存

堆的特点:

• 他是所有线程共享的,堆中对象都需要考虑线程安全问题
• 由垃圾回收机制

**堆内存溢出: **

异常报错信息:

• java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

设置堆内存大小(一般默认4G):

• -Xmx8m 更改为8m

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方法区

定义:

• 存储类的结构的信息的内存区域, 如: 运行时常量池,类的成员变量,方法数据,成员方法和构造器,类加载器等;
• 运行时常量池: [StringTable详解]( (1条消息) StringTable详解_百里屠苏的博客-优快云博客_stringtable )
  • jdk1.6以前运行时常量池包括 字符串常量池StringTable 和 其他组成部分;
  • jdk1.7以后,字符串常量池StringTable不属于运行时常量池,StringTable单独放在堆中.

特点:

• 所有线程共享的区域
• 在虚拟机启动时开始运行

hotspot jdk1.6以前,方法区使用的是堆内存空间,叫做永久代;

jdk1.8后,方法区移到了系统内存中,不再放在JVM管理的内存中,叫做元空间,字符串常量池依然放在堆内存.

方法区内存溢出

设置方法区内存大小:

• 1.8以前的永久代： -XX:MaxPermSize=8m 设置最大内存为8m

• 1.8以后的元空间： -XX:MaxMetaspaceSize=8m 设置最大内存为8m

jdk1.8的元空间使用的时系统内存,系统内存较大, 所一不容易导致内存溢出.但是溢出的理论存在,将元空间的最大空间设置小一些的话可以造成溢出.

运行时常量池

常量池:

• 就是一张.class文件的信息表,虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名,方法名,参数类型,字面量的信息;

运行时常量池:

• 当一个.class文件被加载时,他的常量池信息就会放入到运行时常量池,并且把里面的符号地址转换为真实地址;

• class文件的信息被加载到运行时常量池的时候,文件中定义的对象(字符串对象等等)都只是一些符号,不是真正的对象.当指令真正执行到的时候才会转换成真正的对象.指令没执行到这些符号就不会变成对象.(可以理解为懒加载)

• 常量池中的字符串符号转换为真正的对象后,会在**StringTable(串池)**中找有没有这个字符串对象,如果发现串池中有,那么就直接使用串池中的对象,如果没有,就将该对象添加到串池中.

当指令真正执行到的时候才会转换成真正的对象.指令没执行到这些符号就不会变成对象.(可以理解为懒加载)**

• 常量池中的字符串符号转换为真正的对象后,会在**StringTable(串池)**中找有没有这个字符串对象,如果发现串池中有,那么就直接使用串池中的对象,如果没有,就将该对象添加到串池中.