JVM内存模型

JVM（HotSpot）整体架构

JVM整体由四部分构成：

• ClassLoader
• Runtime Data Area 运行时数据区
• 执行引擎子系统
• Native interface本地库接口

  

JVM内存结构

 

 

 

 

• 方法区：存储类信息、常量、静态变量等信息。
• 堆：存储对象实例和数组。
• 栈：（Java方法执行的内存模型），存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
• 本地方法栈：为本地方法执行服务。

方法区（Method Area）

1. 是什么？

线程共享的内存区域。（Non Heap）

2. 作用？

存储类信息、常量、字符串常量、类静态变量、即时编译器编译后的代码。

3. 特点？

// todo

堆（Heap）

1. 是什么？

• 是被所有线程共享的内存区域，是Java虚拟机管理的内存中最大的一块，在虚拟机启动时被创建。
• 物理上不连续，逻辑上连续。（可通过-Xmx -Xms控制堆的大小）
• 从内存分配的角度看，线程共享的堆可能划分出多个线程私有的线程本地分配缓存区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。
• 是垃圾收集器管理的主要区域，分为：新生代（Young）和老年代（Old），新生代又被分为（Eden、From Survivor、To Survivor）。

2. 作用？

储存对象实例、数组、字符串常量池、类静态变量。

3. 特点？

• 可能出现OOM：如果Java堆可以动态扩展，并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存，那JVM将抛出OOM。

Java虚拟栈（Java Virtual Machine Stacks）

1. 是什么？

是一个线程私有的后入先出的栈（Last In First Out）。

2. 作用？

用于存储栈帧（栈帧信息见：https://www.cnblogs.com/th2009yu/p/14561678.html）。

线程启动时会创建Java虚拟栈，每个方法在执行时会在Java虚拟栈中创建一个栈帧，用于存储局部信息表、操作数栈、动态链接、方法返回地址、附加信息等。每个方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在Java虚拟栈中入栈到出栈的过程。

3. 特点？

• 线程私有。
• 使用的内存不需要保证是连续的。
• 虚拟机栈的大小即可以通过-Xss参数指定栈内存初始值，也可以通过计算结果动态来扩容和收缩大小。
• 可能会出现StackOverFlowError异常：如果线程请求的栈容量超过Java虚拟机允许的最大容量时，会出现StackOverFlowError异常。（一般都是方法递归没有终止条件）
• 可能会出现OutOfMemoryError异常：如果Java虚拟机可以动态拓展，并且在尝试拓展的时候无法申请到足够的内存，或者在创建新线程时没有足够的内存去创建对应的虚拟栈，就会抛出OOM。（一般都是线程启动过多）

4. Java虚拟栈执行过程

见：https://blog.csdn.net/azhegps/article/details/54092466

本地方法栈（Native Method Stacks）

1. 是什么？

是一个线程私有的后入先出的栈（Last In First Out）。

2. 作用？

当线程调用一个Java方法时，虚拟机会创建一个栈帧，并压入Java虚拟栈。

但是如果线程调用的是native方法，虚拟机会保持Java虚拟机不变，只是简单的动态链接并直接调用指定的native方法。

 

3. 特点？

• 线程私有，生命周期随线程。
• 可能会产生StackOverFlowError或者OutOfMemoryError。 

 

程序计数器

1. 是什么？

是线程私有的一小块内存空间。

2. 作用？

用来记录当前线程正在执行的字节码的地址。

3. 特点？

• 线程私有。
• JVM中唯一一个没有规定任何OutOfMemory的区域。（程序计数器保存是所属线程正在执行的字节码地址，当线程执行下一条指令时，程序计数器只修改保存的地址值，并不需要申请内存保存新地址值，因此不会产生OOM）。
• 在执行本地方法时，程序计数器的值是undefined。因为native方法是通过JNI调用本地C/C++库，该方法是通过C/C++来实现，而非Java，自然无法产生字节码，所以程序计数器的值为空。