Java内存结构(个人总结)

Java内存结构:

本地方法栈(线程私有):

登记native方法,在Execution Engine执行时加载本地方法库

程序计数器(线程私有):

就是一个指针,指向方法区中的方法字节码(用来存储指向下一条指令的地址,也即将要执行的指令代码),由执行引擎读取下一条指令,是一个非常小的内存空间,几乎可以忽略不记。

Java栈(线程私有):

Java线程执行方法的内存模型,一个线程对应一个栈,每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(用于存储局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出口等信息)不存在垃圾回收问题,只要线程一结束该栈就释放,生命周期和线程一致

方法区(线程共享):

类的所有字段和方法字节码,以及一些特殊方法如构造函数,接口代码也在此定义。简单说,所有定义的方法的信息都保存在该区域,静态变量+常量+类信息(构造方法/接口定义)+运行时常量池都存在方法区中,虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是它却有一个别名叫做 Non-Heap(非堆),目的应该是与 Java 堆区分开来

堆(线程共享):

虚拟机启动时创建,用于存放对象实例,几乎所有的对象(包含常量池)都在堆上分配内存,当对象无法再该空间申请到内存时将抛出OutOfMemoryError异常。同时也是垃圾收集器管理的主要区域。可通过 -Xmx –Xms 参数来分别指定最大堆和最小堆


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其中图中紫色区域为线程私有,即每个线程都有自己独立的Java栈、本地方法和程序计数器。 堆和方法区为共享区。

重点理解:
程序计数器是程序执行到某条指令,即将进行的下一条指令的地址,而并非当前执行到的位置。
Java栈满足先进后出的原则,此处贴出一段代码用于加深理解

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每个线程的Java栈 里面存在N多个栈帧,栈帧意即当前线程执行的方法数量,上图中,执行main方法中又调用了math方法,所以会产生两个栈帧,main方法先入栈,math后入栈,多个方法时类推即可以,每个栈又可以分为

局部变量表:

局部变量表就是当前方法中所用到的局部变量,拿math为例就是 abc这三个变量。


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操作数栈:

创建变量、变量的加减乘除和赋值等操作就是在操作数栈中完成,比如创建正形数字1,把整型数字1赋值给局部变量a,这些操作都是在操作数栈中完成的。


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动态链接:

动态链接有点类似多肽的概念比如 Map<String,String> obj = new HashMap<>();此时创建的obj 调用他的put或者get方法的时候,底层就会指向堆内存的一块地址,后面指向的可能是hashmap 也可能是别的数据结构。


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方法出口:

方法出口就是方法的返回。


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个人对堆内存的进一步理解:
堆(线程共享):虚拟机启动时创建,用于存放对象实例,几乎所有的对象(包含常量池)都在堆上分配内存,当对象无法再该空间申请到内存时将抛出OutOfMemoryError异常。同时也是垃圾收集器管理的主要区域。可通过 -Xmx –Xms 参数来分别指定最大堆和最小堆。


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Java堆内存分为新生代、老年代和永久代。其中垃圾回收主要也是回收堆内存产生的垃圾,线程不共享的程序计数器、栈和本地方法栈线程执行完毕就自动销毁了,几乎可以忽略不计。新生代又可以分为eden和survivor区,survivor又可以分为from和to两个区域,新生代产生的垃圾回收称之为轻GC,老年代产生的垃圾回收成为FULL GC,其中FULL GC是比较耗时的,所以,JVM优化一般也是优化去尽可能的减少FULL GC的调用次数。

当程序源源不断的执行时产生的new对象首先进入新生代的Eden区域,经过时间的沉淀,当Eden区域满了,就会调用Eden区域的GC,回收一部分垃圾(没有被引用的对象),经过几次GC之后会把一直引用的对象放入survivor的from区域,随着程序的执行,当from区域也满了的时候,同样也会调用from区的GC,然后也会会一部分没有被引用的对象,那些多次未被回收的对象会放到to区域,这时候原来的to就变成了from,原来的from变成了to,然后from和to来回切换,默认次数应该是15 经过15次轮训之后,仍然存活的对象会被放到老年代,当老年代也满了的时候就会触发FULL GC ,FULL GC执行的时候就会产生STW(stop the world),就是会停止其他线程,然后全部去执行GULL GC操作。

java类的加载机制

全盘负责委托机制:

当一个ClassLoader加载一个类时,除非显示的使用另一个ClassLoader,该类所依赖和引用的类也由这个ClassLoader载入,意思就是当加载A类,A类加载了B C等其他类,默认情况下 BC也是通过加载A的类进行加载。

双亲委派机制:

指先委托父类加载器寻找目标类,在找不到的情况下在自己的路径中查找并载入目标类


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双亲委派模式优势
沙箱安全机制:自己写的String.class类不会被加载,这样便可以防止核心API库被随意篡改
避免类的重复加载:当父亲已经加载了该类时,就没有必要子ClassLoader再 加载一次
JVM加载jar包是否会将包里的所有类全部加载进内存?
JVM对class文件是按需加载(运行期间动态加载),非一次性加载,见示例(启动需要加上参数:-verbose:class)

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