Java内存分布

1 运行时数据区域 

 Java虚拟机在执行Java程序的过程中会将其管理的内存划分为若干个不同的数据区域,这些区域有各自的用途、创建和销毁的时间,有些区域随虚拟机进程的启动而存在,有些区域则是依赖用户线程的启动和结束来建立和销毁。Java虚拟机所管理的内存包括以下几个运行时数据区域

1、程序计数器:指向当前线程正在执行的字节码指令。线程私有的。

2、虚拟机栈:虚拟机栈是Java执行方法的内存模型。每个方法被执行的时候,都会创建一个栈帧,把栈帧压人栈,当方法正常返回或者抛出未捕获的异常时,栈帧就会出栈。
(1)栈帧栈帧存储方法的相关信息,包含局部变量数表、返回值、操作数栈、动态链接
a、局部变量表:包含了方法执行过程中的所有变量。局部变量数组所需要的空间在编译期间完成分配,在方法运行期间不会改变局部变量数组的大小。

(局部变量表中存储着方法的相关局部变量,包括各种基本数据类型,对象的引用,返回地址等。在局部变量表中,只有long和double类型会占用2个局部变量空间(Slot,对于32位机器,一个Slot就是32个bit),其它都是1个Slot。需要注意的是,局部变量表是在编译时就已经确定 好的,方法运行所需要分配的空间在栈帧中是完全确定的,在方法的生命周期内都不会改变。
   虚拟机栈中定义了两种异常,如果线程调用的栈深度大于虚拟机允许的最大深度,则抛出StatckOverFlowError(栈溢出);不过多 数Java虚拟机都允许动态扩展虚拟机栈的大小(有少部分是固定长度的),所以线程可以一直申请栈,知道内存不足,此时,会抛出 OutOfMemoryError(内存溢出)。
   每个线程对应着一个虚拟机栈,因此虚拟机栈也是线程私有的。)


b、返回值:如果有返回值的话,压入调用者栈帧中的操作数栈中,并且把PC的值指向 方法调用指令 后面的一条指令地址。
c、操作数栈:操作变量的内存模型。操作数栈的最大深度在编译的时候已经确定(写入方法区code属性的max_stacks项中)。操作数栈的的元素可以是任意Java类型,包括long和double,32位数据占用栈空间为1,64位数据占用2。方法刚开始执行的时候,栈是空的,当方法执行过程中,各种字节码指令往栈中存取数据。
d、动态链接:每个栈帧都持有在运行时常量池中该栈帧所属方法的引用,持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态链接。
(2)线程私有

3、本地方法栈:

(1)调用本地native的内存模型
(2)线程独享。

 4、方法区:用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据

  方法区是各个线程共享的区域,用于存储已经被虚拟机加载的类信息(即加载类时需要加载的信息,包括版本、field、方法、接口等信息)、final常量、静态变量、编译器即时编译的代码等。


(1)线程共享的
(2)运行时常量池:

A、是方法区的一部分
B、存放编译期生成的各种字面量和符号引用
C、Class文件中除了存有类的版本、字段、方法、接口等描述信息,还有一项是常量池,存有这个类的 编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后,存放到方法区的运行时常量池中。

5、堆(Heap):Java对象存储的地方
(1)Java堆是虚拟机管理的内存中最大的一块
(2)Java堆是所有线程共享的区域
(3)在虚拟机启动时创建
(4)此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有对象实例都在这里分配内存。存放new生成的对象和数组
(5)Java堆是垃圾收集器管理的内存区域,因此很多时候称为“GC堆”

2 常量池区分

参考链接

https://blog.csdn.net/qq_31615049/article/details/81611918?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task

  1. 全局字符串池 string pool---- 存在于堆中
  2. class文件常量池 class constant pool----存在于Class文件中
  3. 运行时常量池 runtime constant pool ---- 存在于内存的元空间中

全局字符串池
存放字符串实例的引用(类加载完成、验证、准备后在堆中生成),真正实例在堆中
在HotSpot VM里实现string pool功能的是一个StringTable类,它是一个哈希表,里面存放驻留字符串(即双引号括起来的字符串)的引用,这个StringTable在每个HotSpot VM的实例只有一份,被所有的类共享

class文件常量池

class文件中除了包含类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息就是常量池(constant pool table)
存放编译器生成的字面量和符号引用
字面量:文本字符串、被声明为final的常量值
符号引用:一组符号来描述所引用的目标,符号可以是任何形式的字面量,只要使用时能无歧义地定位到目标即可,一般为如下三类常量
1 类和接口的全限定名
2 字段的名称和描述符
3 方法的名称和描述符

运行时常量池
jvm在执行某个类的时候,必须经过加载、连接、初始化,而连接又包括验证、准备、解析三个阶段
当类加载到内存中后,jvm就会将class常量池中的内容存放到运行时常量池,解析(resolve)之后,把class常量池符号引用替换为直接引用,替换过程即把全局字符串中的实例引用值给class常量池引用值,两者保持一致
 

 过程:类编译时,在class常量池中存放符号引用,类加载时,将class常量中存放的符号引用转存到运行常量池中,验证、准备后,在堆中生成驻留字符串的实例,并将引用存放到string pool中,HotSpot虚拟机就是存在StringTable中,在解析时,将运行时常量池中的符号引用替换成直接引用,即符号引用与string pool中的一样
 

Java内存模型

堆的内存划分:

Java堆的内存划分如图所示,分别为年轻代、Old Memory(老年代)、Perm(永久代)。其中在Jdk1.8中,永久代被移除,使用MetaSpace代替。

1、新生代:
(1)使用复制清除算法(Copinng算法),原因是年轻代每次GC都要回收大部分对象。新生代里面分成一份较大的Eden空间和两份较小的Survivor空间。每次只使用Eden和其中一块Survivor空间,然后垃圾回收的时候,把存活对象放到未使用的Survivor(划分出from、to)空间中,清空Eden和刚才使用过的Survivor空间。
(2)分为Eden、Survivor From、Survivor To,比例默认为8:1:1
(3)内存不足时发生Minor GC
2、老年代:
(1)采用标记-整理算法(mark-compact),原因是老年代每次GC只会回收少部分对象。
3、Perm:用来存储类的元数据,也就是方法区。
(1)Perm的废除:在jdk1.8中,Perm被替换成MetaSpace,MetaSpace存放在本地内存中。原因是永久代进场内存不够用,或者发生内存泄漏。
(2)MetaSpace(元空间):元空间的本质和永久代类似,都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存。

4、堆内存的划分在JVM里面的示意图:

 

参考连接

https://mp.weixin.qq.com/s/H3ZGI9XIwrWGsByKbCYC7A