java内存模型

Java虚拟机在执行Java程序的过程中,会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区。这些区域有各自的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机进程的启动而存在,有的区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁,我们可以将这些区域统称为Java运行时数据区域。
如下图是一个内存模型的关系图(详情见图:内存划分.png):

内存划分.png

如上图所示,Java虚拟机运行时数据区域被分为五个区域:堆(Heap)、栈(Stack)、本地方法栈(Native Stack)、方法区(Method Area)、程序计数器(Program Count Register)。

1. 堆(Heap)

对于大多数应用来说,Java Heap是Java虚拟机管理的内存的最大一块,这块区域随着虚拟机的启动而创建。在实际的运用中,我们创建的对象和数组就是存放在堆里面。如果你听说线程安全的问题,就会很明确的知道Java Heap是一块共享的区域,操作共享区域的成员就有了锁和同步。
与Java Heap相关的还有Java的垃圾回收机制(GC),Java Heap是垃圾回收器管理的主要区域。程序猿所熟悉的新生代、老生代、永久代的概念就是在堆里面,现在大多数的GC基本都采用了分代收集算法。如果再细致一点,Java Heap还有Eden空间,From Survivor空间,To Survivor空间等。
Java Heap可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可。

2. 栈(Stack)

相对于Java Heap来讲,Java Stack是线程私有的,她的生命周期与线程相同。Java Stack描述的是Java方法执行时的内存模型,每个方法执行时都会创建一个栈帧(Stack Frame)用语存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。从下图从可以看到,每个线程在执行一个方法时,都意味着有一个栈帧在当前线程对应的栈帧中入栈和出栈。

栈.png

图中可以看到每一个栈帧中都有局部变量表。局部变量表存放了编译期间的各种基本数据类型,对象引用等信息。

3. 本地方法栈(Native Stack)

本地方法栈(Native Stack)与Java虚拟机站(Java Stack)所发挥的作用非常相似,他们之间的区别在于虚拟机栈为虚拟机栈执行java方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则为使用到Native方法服务。

4. 方法区(Method Area)

方法区(Method Area)与堆(Java Heap)一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存储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。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是她却有一个别名叫做非堆(Non-Heap)。分析下Java虚拟机规范,之所以把方法区描述为堆的一个逻辑部分,应该觉得她们都是存储数据的角度出发的。一个存储对象数据(堆),一个存储静态信息(方法区)。
在上文中,我们看到堆中有新生代、老生代、永久代的描述。为什么我们将新生代、老生代、永久代三个概念一起说,那是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区,或者说使用永久代来实现方法区而已。这样HotSpot的垃圾收集器就能想管理Java堆一样管理这部分内存。简单点说就是HotSpot虚拟机中内存模型的分代,其中新生代和老生代在堆中,永久代使用方法区实现。根据官方发布的路线图信息,现在也有放弃永久代并逐步采用Native Memory来实现方法区的规划,在JDK1.7的HotSpot中,已经把原本放在永久代的字符串常量池移出。

5. 总结

1 、线程私有的数据区域有:
Java虚拟机栈(Java Stack)
本地方法栈(Native Stack)
2、 线程共有的数据区域有:
堆(Java Heap)
方法区

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