JVM内存模型

JVM内存模型

JVM-就是Java虚拟机
主要由ClassLoader(类加载器),Runtime Data Area(运行时数据区,内存分区),Execution Engine(执行引擎),Native Interface(本地库接口)组成

JVM屏蔽了平台,使Java只需要生成在JVM上运行的字节码文件,就可以实现多平台。

JVM的执行过程

Java文件通过javac编译为class文件,然后JVM通过ClassLoader加载到Runtime Data Area,由Execution engine翻译为操作系统指令集交给CPU执行,此时会调用到Native Interface。
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在内存中,堆和方法区是所有线程共有的,而虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器是线程私有的

虚拟机所管理的最大的一块内存,所有线程共享,在虚拟机启动时创建,唯一的目的就是存放对象实例

堆内存通常被划分为新生代和老年代,新生代中通常也会进行一定的划分,这主要关系到JVM的垃圾回收机制(分代收集理论)。我们通常认为大多数对象的存活时间都很短,而一个被经常使用的实例对象越不容易死去,因此垃圾收集器根据年龄(对象经过垃圾收集过程的次数)来将Java堆划出不同的区域存储。

方法区

与堆一样是所有线程共享的区域,存储已经被虚拟机加载的类型信息,常量、静态变量、代码缓存等。也可以叫metaSpace(元空间)

类名、父类名、修饰符、直接接口的有效列表
成员变量的相关信息
方法的相关信息

JVM 栈

线程私有的,生命周期与线程相同,描述方法运行时的线程内存模型,存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等,方法的执行就对应栈帧的入栈和出栈。

本地方法栈

与JVM栈类似,只不过JVM栈为字节码服务,而本地方法栈为本地库的方法服务。

程序计数器

JVM的字节码解释器在工作时,就是要通过改变程序计数器的值来选取下一条要执行的命令,像分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复都依赖计数器完成

程序计数器的作用就是存放指令地址, 确定了指令的执行顺序!


需要注意的是,除程序计数器外,其他区域都规定了在内存不足时会抛出OutOfMemoryError异常。

如有疏错,恳请指证。

JVM(Java Virtual Machine)即Java虚拟机,是一种用于计算设备的规范,它是一个虚构出来的计算机,通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现 [^1]。JVM内存模型主要包含以下几个部分: ### 程序计数器 程序计数器用于记录当前执行的指令地址。如果程序执行的是一个Java方法,计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令地址;若正在执行的是一个本地(native,由C语言编写完成)方法,则计数器的值为Undefined。由于它只是记录当前指令地址,不存在内存溢出的情况,是所有JVM内存区域中唯一一个没有定义OutOfMemoryError的区域 [^5]。 ### Java堆 Java堆是Java代码可及的内存,是留给开发人员使用的。堆用于存储对象实例及数组值,Java中所有通过new创建的对象的内存都在此分配,堆区由所有线程共享。Heap中对象所占用的内存由GC进行回收。在32位操作系统上最大为2GB,在64位操作系统上则没有限制,其大小可通过 -Xms 和 -Xmx 来控制。-Xms 为JVM启动时申请的最小Heap内存,默认为物理内存的1/64但小于1GB;-Xmx 为JVM可申请的最大Heap内存,默认为物理内存的1/4但小于1GB。默认当空余堆内存小于40%时,JVM会增大Heap到 -Xmx 指定的大小,可通过 -XX:MinHeapFreeRatio= 来指定这个比例;当空余堆内存大于70%时,JVM会减小Heap的大小到 -Xms 指定的大小,可通过 -XX:MaxHeapFreeRatio= 来指定这个比例。对于运行系统而言,为避免在运行时频繁调整Heap的大小,通常将 -Xms 和 -Xmx 的值设成一样 [^2][^3]。 ### 非堆(Non - Heap) 非堆是JVM留给自己用的,方法区、JVM内部处理或优化所需的内存 (如JIT编译后的代码缓存)、每个类结构 (如运行时常量池、字段和方法数据)以及方法和构造方法的代码都在非堆内存中 [^2]。 ### Java虚拟机栈 Java虚拟机栈是描述Java方法运行过程的内存模型。它会为每一个即将运行的Java方法创建“栈帧”,用于存储该方法在运行过程中所需要的一些信息,包括局部变量表(存放基本数据类型变量、引用类型的变量、returnAddress类型的变量)、操作数栈、动态链接、当前方法的常量池指针、当前方法的返回地址、方法出口等信息 [^4]。 ### 示例代码展示栈帧概念 ```java public class StackFrameExample { public static int add(int a, int b) { int result = a + b; return result; } public static void main(String[] args) { int x = 5; int y = 3; int sum = add(x, y); System.out.println("Sum: " + sum); } } ``` 在上述代码中,`main` 方法和 `add` 方法在执行时,Java虚拟机栈会分别为它们创建栈帧,用于存储各自运行过程中的信息。
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