《深入理解JVM虚拟机》读书笔记(一)

本文详细解析Java虚拟机(JVM)的内存模型,包括程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区、运行时常量池及直接内存。探讨了内存区域的特性、作用以及它们如何影响Java应用程序的性能。

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1、详细jvm内存模型

答:Java内存区域以及分区

1.程序计数器

2.虚拟机栈

3.本地方法栈

4.堆

5.方法区

6.运行时常量池

7.直接内存

1.程序计数器-线程私有

程序计数器又被称作当前线程所执行的字节码的行号指示器。

在虚拟机的概念模型里,字节码解释器就是通过改变程序计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。

为了线程切换后能够恢复到正确的位置,每条线程都需要有一个独立的程序计数器。所以程序计数器是线程私有的。

2.虚拟机栈-线程私有

(1)虚拟机栈与线程的生命周期一致。

(2)虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型。每个方法在执行的同时都会创建一个栈桢,用于存储 局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出口 等信息。

局部变量表:存放了编译期可知的各种 基本数据类型,对象引用类型和returnAddress类型(指向一条字节码指令的地址)。局部变量表所需要的空间是在编辑期间完成的分配。所以当进入一个方法时,该方法需要在桢中分配多大的局部变量空间是完全确定的。在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

(3)每一个方法从调用到执行完成的过程,就对应一个栈桢在虚拟机中入栈到出栈的过程。

3.本地方法栈-线程私有

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用非常的相似。

区别点:

虚拟机栈为虚拟机执行java方法(也就是字节码)服务。

本地方法栈为虚拟机执行native方法 服务。

4.java堆-线程共享

java堆是所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。

该内存区域的目的是为了 存放对象实例。

从内存回收的角度看:java堆可细分为 新生代 和 老年代。再细致一点:Eden,From survivor,To survivor空间等。

从内存分配的角度看:线程共享的java堆中可能划分出对个线程私有的分配缓冲区(TLAB)。

进一步的划分只是为了更好的回收或分配内存。

5.方法区(线程共享)

用于存储已经被虚拟机加载的 类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码 等数据。

6.运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分。

class文件中除了有 类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项是常量池,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。这部分内容在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

字面量:Java语言层面的常量,如文本字符串,声明为final的常量值。

符号引用:

1.类和接口的全限定名

2.字段的名称和描述符(用来描述字段的数据类型,或者描述方法的参数列表和返回值)

3.方法的名称和描述符

 


2、OOM(OutofMemeryError)和SOF(StackOverFlowError超出虚拟机允许的深度)

 

1.程序计数器(无)

唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OOM情况的区域。

2.虚拟机栈 (OOM、SOF)

【1】如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将会抛出SOF异常。

【2】如果虚拟机可以动态扩展,并且扩展时无法申请到足够的内存,将会抛出OOM异常。

3.本地方法栈(OOM、SOF)

4.堆(OOM)

如果在堆中没有足够内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出OOM异常。

5.方法区(OOM)

当方法区无法满足内存分配需求时,将会抛出OOM。

6.运行时常量池(OOM):既然是方法区的一部分,收到方法区内存的限制,当常量池无法再申请到内存时,将会抛出OOM。


 

3、对象创建方法、对象的内存分配、对象的访问定位

【1】对象的创建方法:

1.虚拟机遇到一条new指令,首先检查这个指令的参数在常量池中一个类的符号引用。在类加载检查通过后,虚拟机将为新生对象分配内存,内存所需内存的大小在类加载后便可完全确定。

分配内存的方法:

1.指针碰撞

Java堆中内存是绝对规整的

2.空闲列表

Java堆中内存并不是规整的

2.内存分配完成后,虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化零值(不包括对象头)。

这一步操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初值就直接使用,程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

3.虚拟机要对对象进行必要的设置:

设置对象为某个类的实例。

如何找到类的元数据信息。

对象的哈希码。

对象的GC分代年龄等。

这些信息都存放在对象的对象头中。

4.执行完以上3步后,从虚拟机视角看,一个新对象已经产生。但是从Java程序的视角来看,对象创建才刚开始。因为<init>方法还没有执行,所有的字段还为零。执行完new指令后,会接下来执行<init>方法,把对象进行初始化,这样一个真正可用的对象才算完成产生。

 

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