Java 内存区域

前言:
本文整理自《深入理解Java虚拟机》

Java 内存区域


1、Java虚拟机运行时数据区

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  • 程序计数器:线程私有,当前线程执行的字节码的行号指示器。(如果是Native方法则为空);
  • 虚拟机栈:线程私有,与线程的生命周期相同,用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息等,每一个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
  • 本地方法栈:与虚拟机栈的作用相似,他们之间的区别是虚拟机栈是为执行Java方法服务,而本地方法栈则为虚拟机用到的Native方法服务。
  • Java堆:线程共享,用于存放对象实例和数组。
  • 方法区:线程共享,用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
  • 常量池:方法区的一部分,用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。
  • 直接内存:不是虚拟机运行时数据区的一部分。它可以通过Native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作,这样能在一些场景中显著提高性能,因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

2、虚拟机对象的创建

  1. 将检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用,并且检查这个符号引用代表的类是否已被夹在、解析和初始化过,如果没有,那么必须先执行相应的类加载过程。
  2. 虚拟机需要将分配的内存空间都初始化为零值(不包括对象头)。
  3. 虚拟机要对对象进行必要的设置,例如这个对象是那个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。
    以上对于虚拟机来说,一个对象已经产生了,但从Java程序的角度来看,对象创建才刚刚开始————<init>方法还没有执行,所有的字段都还为零。

3、对象的内存布局

对象在内存中存储的布局可以分为三块区域:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)

  1. 对象头:包含两部分
    • 第一部分:用于存储对象自身的运行时数据,例如哈希码、GC分代年龄、锁标志状态、线程持有的锁、偏向线程的ID、偏向时间戳等。官方称作为:Mark Word。
    • 第二部分:类型指针,即对象指向他的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是那个类的实例。
  2. 实例数据:存储对象的有效信息,也是在程序代码中所定义的各种类型字段的内容。
  3. 对齐填充:该内容并不是必然存在的,也没有特别的意义,它仅仅起着占位符的作用。

Java垃圾回收器与内存分配策略

垃圾回收需要解决的三个问题:
* 哪些内存需要回收?
* 什么时候回收?
* 如何回收?

  1. 回收算法
    • 引用计数算法:给对象加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值加1;当应用失败时,计数器减1;任何时刻计数器为0的对象就是不可能被使用的。
      问题:引用计数法很难解决对象间互相循环引用的问题。

    • 可达性分析算法:这个算法基本的思路是通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点,从这些节点开始向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain),当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时,则证明此对象是不可用的。

      可达性分析算法中即使不可达的也并不是非死不可的,要真正

      GC Roots的对象包含一下几种:
      * 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象。
      * 方法区中类静态属性引用的对象。
      * 方法区中常量引用的对象。
      * 本地方法栈中JNI(即一般说的Native方法)引用的对象。

引用分类:JDK1.2后,Java对引用的概念进行了扩充,将引用分为强引用、软引用、弱引用和虚引用。

  1. 垃圾收集算法
    • 标记-清除算法
    • 复制算法
    • 笔记-整理算法
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