运行时数据区

运行时数据区

  • JVM 运行期间使用的内存区域，官方叫法是运行时数据区，也有叫 JVM 内存模型或 JVM 内存结构
  • JMM 是 java 内存模型，不要搞混了，JMM 是规范多线程操作内存的行为

JVM 把使用的内存分成了 5 部分：

  • 程序计数器：下一条要执行的字节码指令的行号。线程私有
  • 虚拟机栈（线程栈）：当前线程使用的局部变量、方法调用链等。线程私有
  • 本地方法栈：同虚拟机栈，native 方法使用。线程私有
  • 方法区：存放类的信息，比如一个类的类型是什么、有哪些方法、有哪些变量。线程共享
  • 堆：最大的一块内存空间，内部又划分为新生代（伊甸园和两个幸存区）、老年代，垃圾回收的主要区域。线程共享

程序计数器

线程私有，存储下一条字节码指令的行号

  1. 也叫 PC 寄存器，存储下一条要执行的指令行号

    • 前端编译器把 java 编译成 class 文件，后端编译器把 class 文件编译成字节码指令，字节码指令是 CPU 可以执行的内容
    • CPU 是交替执行多个线程的（上下文切换），每次切换线程前需要记录下一次要执行的指令行号，下一次接着这个行号继续执行
    • 还有条件判断、循环等操作，下一条指令是哪个条件，或者是否跳出循环等，都需要记录在线程内部

  2. 生命周期跟随线程的创建和结束

  3. JVM 中唯一一个不会出现 OOM 的区域

虚拟机栈

线程私有，存放栈帧，一个栈帧就是一个方法，栈帧里面主要存储当前方法需要操作的局部变量和操作数栈

  1. 在线程增加一个方法调用叫做栈帧入栈，调用完一个方法，这个方法就出栈

  2. 既然栈帧对应方法调用，那么栈帧里面存储的就是方法调用的相关信息

    • 局部变量表：存储方法形参和定义在方法体内部的局部变量
      • 如果是非静态方法，会有个 this 变量；非静态方法是没有的，所以静态方法中不能使用 this 关键字
      • 不会赋默认值（成员变量才会），所以方法里面定义一个未赋值的变量，在使用的时候 idea 会提示"变量未初始化"
      • 这里的对象会作为 GC Root 对象
    • 操作数栈：对局部变量进行操作的行为列表，比如读取、运算、比较、修改等操作
      • 比如修改局部变量a = a+1，操作数栈存放的内容就是：读取a、a+1、a修改为a+1
      • 每个操作都会有对应的命令：load、push、store 等
    • 动态链接：比如一个 User 类，对于 JVM 来说这只是一个符号，JVM 要找到这个符号对应的 Class 类，这个指向关系就是动态链接
    • 方法返回地址

  3. 运行速度很快，但是空间不大，jdk5 之前一个线程默认大小是 256k，jdk5 之后默认 1M（可自定义）

    • 为什么快？内部会使用 CPU 缓存（不是全都是 CPU 缓存，是部分）
    • 当内存大小超标时也会发生内存不足：StackOverflow

  4. 虽然线程私有但还是可能线程不安全，因为栈里的变量可能是一个对象，而对象可能是共享的

本地方法栈

和虚拟机栈类似，不过栈帧是 native 方法运行中使用的内容

方法区

线程共享，存放类信息，比如一个类的类型是什么、有哪些方法、有哪些变量

  1. JDK1.8 之前叫永久代，1.8 及之后叫元空间
    • 永久代使用堆内存，元空间使用直接内存
    • 方法区只是定义，定义大致为：存放类信息的地方。永久代存在堆中的，元空间存放在本地内存中
  2. 垃圾回收效率最低，回收效率从快到慢依次为：新生代(堆) > 老年代(堆) > 方法区
// User：方法区
// user：栈
// new 出来的对象保存在堆中
new Thread(() -> {
		User user = new User();
}).start();

堆

一个jvm实例只有一个堆，所有线程共享；jvm 管理的最大的一块内存，垃圾回收的主要区域

  1. 几乎所有对象都是放在堆中的（不是所有）

    • JVM为每个线程在Eden区分配一小块私有内存（TLAB），默认大小约为Eden区的1%（可通过-XX:TLABSize调整）
    • 当 new 出来的对象使用的内存空间 <= TLAB 剩余空间，直接栈上分配（哪怕对象逃逸了，只要 TLAB 空间足够，对象也不会存放在堆中）
    • 标量替换发生时对象也不会存放在堆上（实际对象都不会创建了）

  2. 常量池存放在方法区，运行时常量池存放在堆中，【常量池】和【运行时常量池】两者别搞混了

    • 常量池是用来描述类信息的，所以放在方法区
    • 运行时常量池就是字符串字面量
    • 静态变量也是放在堆中的

  3. 对在内存结构上又分为老年代、新生代

    • 新生代又分为伊甸园区和幸存区
    • 幸存区又平均分成两块，幸存一区、幸存二区
    • 默认老年代和新生代内存大小比例为 2:1
    • 默认伊甸园和两个幸存区的内存大小比例为 8:1:1

  4. 如果是超大对象，可能直接分配在老年代，具体多大的对象视为超大对象这个是可以配置的

对象两种逃逸的方式

  1. 方法逃逸：对象作为方法返回值或传递给其他方法
  2. 线程逃逸：对象被赋值给类变量或可以被其他线程访问的实例变量
// 未逃逸：对象在方法中创建和使用，没有 return 出去（其他地方不会使用到）
void processOrder() {
    Order temp = new Order();  // 创建
    temp.addItem(item1);
    calculateTax(temp);        // 使用
}

// 方法逃逸：虽然在访达内部创建，但是 return 出去了，外部还会继续使用
Order createOrder() {
    Order order = new Order();
    return order;
}

// 线程逃逸：方法内部创建，但是赋值给了类的静态变量，其他线程能够使用到
class Shared {
    static Order sharedOrder;
    void saveOrder() {
        sharedOrder = new Order();
    }
}

标量替换

使用基本类型替换对象创建

// 原始代码
void foo() {
    Point p = new Point(1, 2);
    System.out.println(p.x + p.y);
}

// 优化后（标量替换）
void foo() {
    int x = 1, y = 2;  // 直接使用基本类型
    System.out.println(x + y);
}
posted @ 2024-10-11 12:51  CyrusHuang  阅读(43)  评论(0)    收藏  举报