jvm 内存结构部分

jvm 内存结构部分

• 程序计数器【寄存器】：记住下一条jvm指令的执行地址程序；

  • 线程私有的，每个线程都有自己的程序计数器；
  • 不会存在内存溢出；

• 虚拟机栈：线程运行需要的内存栈，一个线程一个栈；

  • 栈是由栈帧组成，通常在1MB以内；
  • 一个栈帧就是每个方法运行时，需要的内存【参数，局部变量，返回地址】；
  • 每个线程只能有一个活动栈帧，对应当前执行的方法；
  • 活动栈帧在虚拟机栈的顶部；
  • 栈内存会自动释放；
  • 栈越大，会方便递归调用；
  • 方法内的局部变量的作用域仅在栈帧内，没有返回，则线程安全，有返回且是对象，则不一定；
  • 栈溢出：
    • 递归调用，栈帧过多；
    • 栈帧过大；

• 本地方法栈：java虚拟机调用本地方法【其他语言实现的反感发】提供内存空间；

• 堆：

  • 线程共享的，需要考虑垃圾回收机制；
  • 通过new 关键字创建的对象都会使用堆内存；
  • 有垃圾回收机制；
  • 内存诊断工具：jvirsualvm；

• 方法区：

  • 逻辑上是堆的一部分，溢出时，会和堆抛出相同异常：OutOfMemoryError；

  • Metaspace【元空间，默认使用系统内存】

    • Class，类信息；

    • ClassLoader，类加载器；

    • 常量池；

      • 其中的字符串常量池在堆中；

      • 常量池就是一张表，虚拟机根据这张表找到要执行的类名，方法名，参数类型，字面量等信息，这些全在.class 文件中；

      • 运行时常量池，当类被加载时，它的常量池就会放入运行时常量池，并把里面的符号变为真实的地址；

      • 串池【StringTable是一个hash表】；

        • 当遇到没有在串池，才加入；
        • 根据Java的规范，只有当直接使用字面量或者调用intern()方法时，才会将字符串放入常量池；
        • 使用itern()方法，主动将字符串对象放入串池，且都会将池中对象返回：
          • 如果有，则不会放入；
          • 如没有，则放入，是直接放入，最后返回值和放入值是相同【1.6版本是复制放入，返回值和原值不同】；

         //到StringTable中寻找，没有，创建；
        String s1 = "a";
        String s2 = "b";
        //字符串变量的拼接：创建StringBuilder()对象，然后new String(value)，"ab"不会自动放入常量池中;
        String s3 = s1 + s2; 
        //字符串常量的拼接：字符串是常量，s4是常量，所以编译期间做了优化；
        String s4 = "a" + "b" = "ab";
        s4 = s3.intern();
        

  • StringTable

    • 1.6【PermGen】和1.8【堆空间】版本不一样，所存在的空间不一样；
      • ：StringTable使用相当频繁，而且1.6是复制放入串对象，无法引用，而且垃圾回收效率低【触发回收不同】，所以跟新；
    • StringTable的垃圾回收；
      • 底层是一个hash表；hash + 链表；
      • 存在大量重复的字符串，可以入池【intern()】，以减轻堆内存的空间；

• 直接内存：【系统内存】

  • 常见于NIO操作，用于数据缓冲区；
  • 分配回收成本较高，但是读写性能高；
  • 不受jvm内存回收管理；
  • 文件读取流程：
    • java程序调用系统函数【内核态：System】读取磁盘文件；
    • 系统内存会创建系统缓存区【java读取不到】，然后再读取到java堆内存的java缓冲区byte[]，然后由java程序操作；
  • 直接内存：java程序和系统都能够直接访问的内存区；
  • 垃圾回收并不能回收直接内存空间，这里是通过Unsafe类来手动分配和释放的；
  • 通过一个Cleanner类关联java对象ByteBuffer，当ByteBuffer被gc回收的时候，自动Cleanner类创建与一个线程，然后使用unsafe释放【Cleanner 等效 finalize()方法】；
  • 显示调用 System.gc() => full GC;
    • 暂停时间较长；
    • 因此等待java自动垃圾回收，直接内存长时间得不到回收，因此直接手动回收，unsafe.freeMemory()；